Parní kotel je vždy nastaven na určitý tlak páry a provoz parního kotle je řízen pouze tímto nastavením tlaku páry. Spotřebitel v systému vyžaduje páru snížením tlaku páry, protože u spotřebičů ve srovnání s nimi kondenzuje příliš mnoho páry. k čemu vlastně parní kotel dodává . Pokles tlaku páry v systému je proto detekován ovládacími a tlakovými senzory v parním kotli, které inicializují teplo (více tepla) v kotli, aby se odpařilo více páry. rovnováha se spotřebovanou párou (spotřebiteli systému) a tlak páry se vrátí do stabilního stavu.Když pak spotřebitelé přestanou vyžadovat páru, tlak páry se začne zvyšovat – a to detekuje i parní kotel regulace a teplo na odpařování páry se pak sníží na nižší úroveň, kde bude nová rovnováha.A parní kotle nefungují jako stroje. Nepřivádí páru do systému, pouze dorovnává nedostatek páry, kterou systém spotřebovává. Parní kotel je samostatné zařízení. Toto je čistě automonitorovací jednotka, a proto by nikdy neměla být z bezpečnostních důvodů ovládána ručně.
Steam alternativa
Alternativou je místo páry použít úplně jinou teplonosnou kapalinu – například teplonosnou kapalinu, speciální olej, ve kterém lze pracovat v atmosféře (bez tlaku) při teplotách nad 300 °C. Toto je však zcela jiný systém a nemůžete jednoduše použít nebo vystavit svůj stávající parní systém jinému médiu pro přenos tepla, jako je termální olej. Více informací na toto téma získáte kliknutím na tento odkaz: termální kapalný olej vs pára.
Parní kotel versus „klasický“ žáruvzdorný kotel
Princip činnosti v parním kotli FIRE-TUBE spočívá v tom, že pára se odpařuje z povrchu velkého objemu napájecí vody. Tento varný proces je ohříván stěnou spalovací komory (sálavé části) a spalinami procházejícími svazkem tzv. topenišť nebo komínových trubek, které tvoří konvekční část kotle. S tím je třeba počítat, když je nutné zakoupit průmyslové parogenerátory ve výrobě.V parogenerátoru se pracuje úplně jinak. Napájecí voda a pára v zásadě procházejí jednou dlouhou trubkou, vyrobenou ve formě řady vinutých trubkových cívek, které jsou zapojeny do série. Možnosti provedení mohou být horizontální nebo vertikální provedení. V této dlouhé trubkové spirálové trubce se napájecí voda ohřívá na odpařovací teplotu v první části trubkové spirály a poté se odpařuje ve druhé části. Intenzita tepla, průtok napájecí vody a velikost/délka potrubí jsou přizpůsobeny tak, aby se voda na výstupu z potrubí téměř úplně odpařila. Tím je zajištěn velmi malý celkový objem vody a páry, tj. obsah v tlakové nádobě, takže při bodu varu v parogenerátoru nevzniká žádný další objem vody, který by tvořil vypařovací nárazník, a pokud je parogenerátor dočasně přetížen nad svou nominální kapacitu páry způsobí poruchu v důsledku vysoké teploty páry (přehřátá pára). Řešením, jak tomu zabránit, je obvykle jednoduchá instalace ventilu pro udržování tlaku v parním potrubí. Tento ventil bude chránit generátor páry před kriticky nízkým tlakem páry v důsledku nekontrolovaného vysokého průtoku páry nad jeho maximální hodnotu. kapacita. Dalším běžně používaným řešením je instalace a připojení samostatné vyrovnávací nádrže vedle vyvíječe páry, která absorbuje většinu kolísání tlaku páry (potřeba dodatečného vyrovnávací nádrže se vyskytuje asi u 10-15 % všech instalací). Ultimátní alternativou k těmto dvěma řešením je samozřejmě instalace klasického trubkového parního kotle, který je méně citlivý na kolísání tlaku páry (kolísání je průtok páry) Co potřebujete vědět pro srovnání, pokud firma stojí před otázkou nákupu průmyslových parních generátorů.
Výhody použití parního generátoru ve srovnání s konvenčními parními kotli jsou následující:
- Snadná obsluha – většinou není potřeba autorizace kotle
- Rychlý start a plný tlak páry
- Kompaktní a snadno se přizpůsobí stávajícímu uspořádání zařízení
- Cena je atraktivní – zejména při nízkých rychlostech páry.
- Bezpečnější díky malé tlakové nádobě a malým rozměrům trubky. Nehrozí výbuch páry, a proto je většinou jednodušší získat souhlas úřadů a pojišťoven.
Nevýhody použití parního generátoru ve srovnání s konvenčními parními kotli jsou:
- Nejsou schopny mít ani malé a krátké špičky odběru páry nad maximální výkon. Je třeba zvážit samostatné vyrovnávací zařízení.
- Produktivita není vyšší než 3000 kg/h.
- Nižší tlak páry než 3-4 bar znamená, že rychlost páry dosáhne maxima.
- Zatížení pod 50 % snadno vede k velkým výkyvům tlaku. Je třeba zvážit samostatné vyrovnávací zařízení.
- Malé kolísavé zatížení pod 30-40% – vedou k riziku poruchy.
- Nelze použít pro turbínový provoz (vyžadující výrobu vysoce kvalitní přehřáté páry, např. pro výrobu elektřiny).
Konstrukce parního generátoru
Parní kotle mohou být dodávány jak horizontálně (s malou výškou), tak vertikálně (zabírající omezenou podlahovou plochu). Stejně jako klasické parní kotle jsou dodávány s izolovanými nerezovými krycími plechy a kompletní s hořákem, armaturami, přístroji, pojistkami a ovládacím panelem – a s kompletní dokumentací včetně potřebných atestů Parogenerátorové kotle jsou vyráběny s bezešvými trubkovými hady, kde je přívod voda předehřátá a odpařená při průchodu jimi. Teplo je předáváno směsi vody a páry jako sálavé teplo ve spalovací komoře, kde vnitřní válcový trubkový had a plochý hadicový had tvoří stěnu a dno komory. Proto je vyloučeno použití žárovzdorného betonu na konci spalovací komory. Spalovací plyny jsou poté ochlazovány ve vnější konvekční sekci, když plyny procházejí prostorem mezi dvěma trubkovými hady.Tepelné provedení parogenerátoru poskytuje skromný objem páry vzhledem k velikosti ohřívače a umožňuje neomezenou tepelnou roztažnost díky vysoké teploty.
Parní kotel je zařízení, které se používá v každodenním životě a průmyslu. Je určen k přeměně vody na páru. Vzniklá pára se následně používá k ohřevu skříně nebo otáčení lopatkových strojů. Co jsou to parní stroje a kde jsou nejvíce žádané?
Co je to parní kotel?
Parní kotel je jednotka na výrobu páry. V tomto případě může zařízení produkovat 2 druhy páry: sytou a přehřátou. Sytá pára má teplotu 100ºC a tlak 100 kPa. Přehřátá pára se vyznačuje vysokou teplotou (až 500ºC) a vysokým tlakem (více než 26 MPa).
Poznámka: Nasycená pára se používá při vytápění soukromých domů, přehřátá – v průmyslu a energetice. Lépe předává teplo, takže použití přehřáté páry zvyšuje účinnost zařízení.
Kde se používají parní kotle?
- V topném systému je pára nositelem energie.
- V energetice se k výrobě elektřiny používají průmyslové parní stroje (parogenerátory).
- V průmyslu lze přehřátou páru použít k přeměně na mechanický pohyb a pohyb vozidel.
Parní kotle: rozsah použití
Parní spotřebiče pro domácnost se používají jako zdroj tepla pro vytápění domácností. Ohřívají nádobu s vodou a ženou vznikající páru do topných trubek. Často je takový systém vybaven stacionární uhelnou pecí nebo kotlem. Domácí spotřebiče pro vytápění párou produkují zpravidla pouze nasycenou, nepřehřátou páru.
Pro průmyslové aplikace se pára přehřívá. Po odpaření se pokračuje v zahřívání, aby se dále zvýšila teplota. Takové instalace vyžadují vysoce kvalitní provedení, aby se zabránilo explozi parní nádrže.
Přehřátou páru z kotle lze využít k výrobě elektřiny nebo mechanickému pohybu. Jak se to stane? Po odpaření pára vstupuje do parní turbíny. Zde proud páry otáčí hřídelí. Tato rotace se dále zpracovává na elektřinu. Tak se získává elektrická energie v turbínách elektráren – při otáčení hřídele lopatkových strojů vzniká elektrický proud.
Kromě generování elektrického proudu lze otáčení hřídele přenášet přímo na motor a na kola. V důsledku toho se doprava páry dává do pohybu. Známým příkladem parního stroje je parní lokomotiva. V něm se při spalování uhlí ohřívala voda, tvořila se sytá pára, která roztáčela hřídel motoru a kola.
Princip činnosti parního kotle
Zdrojem tepla pro ohřev vody v parním kotli může být jakýkoli druh energie: solární, geotermální, elektrická, teplo ze spalování pevného paliva nebo plynu. Vzniklá pára je chladivo, předává spalné teplo paliva na místo jeho aplikace.
V různých konstrukcích parních kotlů se používá obecné schéma pro ohřev vody a její přeměnu na páru:
- Voda se čistí a přivádí do nádrže pomocí elektrického čerpadla. Zásobník je zpravidla umístěn v horní části kotle.
- Z nádrže voda stéká potrubím do kolektoru.
- Z kolektoru voda opět stoupá vzhůru topnou zónou (spalování paliva).
- Uvnitř vodního potrubí se tvoří pára, která vlivem rozdílu tlaků mezi kapalinou a plynem stoupá vzhůru.
- Nahoře pára prochází separátorem. Zde se odděluje od vody, jejíž zbytky se vrací zpět do nádrže. Pára pak vstupuje do parního potrubí.
- Pokud se nejedná o jednoduchý parní kotel, ale o parní generátor, pak jeho trubky opět procházejí spalovací a topnou zónou.
Zařízení parního kotle
Parní kotel je nádoba, uvnitř které se ohřátá voda odpařuje a tvoří páru. Zpravidla se jedná o potrubí různých velikostí.
Kromě potrubí s vodou mají kotle spalovací komoru (v ní hoří palivo). Provedení topeniště je dáno druhem paliva, pro které je kotel navržen. Pokud je to černé uhlí, palivové dříví, tak na dně spalovací komory je rošt. Má uhlí a dříví. Zespodu prochází vzduch přes rošt do spalovací komory. Pro účinnou trakci (pohyb vzduchu a spalování paliva) je v horní části topeniště uspořádán komín.
Zařízení parního kotle Ici Caldaie
Pokud je nosič energie kapalný nebo plynný (topný olej, plyn), je do spalovací komory zaveden hořák. Pro pohyb vzduchu vytvářejí také vstup a výstup (rošt a komín).
Horký plyn ze spalování paliva stoupá do nádoby s vodou. Ohřívá vodu a vystupuje komínem. Voda zahřátá na bod varu se začne odpařovat. Pára stoupá a vstupuje do potrubí. Tak dochází k přirozené cirkulaci páry v systému.
Klasifikace parních kotlů
Parní kotle jsou klasifikovány podle několika kritérií. Podle typu paliva, na kterém pracují:
- plyn;
- uhlí;
- topný olej;
- elektrický.
- domácnost;
- průmyslový;
- energie;
- recyklace.
Podle konstrukčních vlastností:
- plynové potrubí;
- vodní dýmka.
Podívejme se na rozdíl mezi konstrukcí plynových a vodotrubných strojů.
Plynové a vodní trubkové kotle: rozdíly
Nádoba na výrobu páry je často trubka nebo několik trubek. Voda v potrubí je ohřívána horkými plyny vznikajícími při spalování paliva. Zařízení, ve kterých plyny stoupají do potrubí s vodou, se nazývají plynové trubkové kotle. Schéma jednotky plynové trubky je znázorněno na obrázku.
Schéma plynového kotle: 1 – přívod paliva a vody, 2 – spalovací komora, 3 a 4 – topeniště s horkým plynem, který jde dále komínem (pozice 13 a 14 – komín), 5 – rošt mezi trubkami, 6 – vstup vody , výstup je označen číslem 11 – její výstup, navíc je zde zařízení pro měření množství vody na výstupu (označeno číslem 12), 7 – výstup páry, zóna jeho útvar je označen číslem 10, 8 – odlučovač páry, 9 – vnější povrch nádrže, ve kterém cirkuluje voda.
Existují i jiné konstrukce, ve kterých se plyn pohybuje potrubím uvnitř nádoby s vodou. V takových zařízeních se vodní nádrže nazývají bubny a samotná zařízení se nazývají vodní trubkové parní kotle. Podle umístění bubnů s vodou se vodní trubkové kotle dělí na horizontální, vertikální, radiální a také na kombinace různých směrů potrubí. Schéma pohybu vody vodotrubným kotlem je na obrázku.
Schéma vodního trubkového kotle: 1 – přívod paliva, 2 – pec, 3 – potrubí pro pohyb vody; směr jejího pohybu je označen čísly 5,6 a 7, místo vstupu vody je 13, místo výstupu vody je 11 a místo odtoku je 12, 4 je zóna, kde se voda začíná otáčet do páry, 19 je zóna, kde je pára i voda, 18 – parní zóna, 8 – přepážky, které usměrňují pohyb vody, 9 – komín a 10 – komín, 14 – výstup páry přes separátor 15, 16 – vnější povrch vodní nádrže (buben).
Plynové a vodní trubkové kotle: srovnání
Pro srovnání plynových a vodních trubkových kotlů uvádíme několik faktů:
- Velikost potrubí pro vodu a páru: u plynových trubkových kotlů jsou trubky větší, u vodotrubných kotlů menší.
- Výkon plynového trubkového kotle je omezen tlakem 1 MPa a tepelným výkonem až 360 kW. To je způsobeno velkou velikostí potrubí. Mohou vytvářet značné množství páry a vysokého tlaku. Zvýšení tlaku a množství vytvořeného tepla vyžaduje výrazné zesílení stěn. Cena takového kotle s tlustými stěnami bude nepřiměřeně vysoká, ekonomicky nerentabilní.
- Výkon vodotrubného kotle je vyšší než u plynového. Zde se používají trubky malého průměru. Proto může být tlak a teplota páry vyšší než u plynových jednotek.
Poznámka: Vodotrubné kotle jsou bezpečnější, výkonnější, produkují vysoké teploty a umožňují značné přetížení. To jim dává výhodu oproti jednotkám s plynovou trubicí.
Další prvky jednotky
Konstrukce parního kotle může zahrnovat nejen spalovací komoru a potrubí (bubny) pro cirkulaci vody a páry. Dále se používají zařízení, která zvyšují účinnost systému (zvyšují teplotu páry, její tlak, množství):
- Přehřívač – zvyšuje teplotu páry nad +100ºC. To zase zvyšuje hospodárnost a efektivitu stroje. Teplota přehřáté páry může dosáhnout 500 ºC (takto fungují parní kotle v jaderných elektrárnách). Pára se dodatečně ohřívá v trubkách, do kterých po odpaření vstupuje. Zároveň může mít vlastní spalovací komoru nebo být zabudován do společného parního kotle. Konstrukčně se rozlišují konvekční a sálavé přehříváky. Sálavé konstrukce ohřívají páru 2-3x více než konvekční.
- Odlučovač par – odstraňuje vlhkost z páry a dělá ji suchou. Tím se zvyšuje účinnost zařízení, jeho účinnost.
- Parní akumulátor je zařízení, které odebírá páru ze systému, když je jí hodně, a přidává ji do systému, když je jí málo.
- Zařízení na úpravu vody – snižuje množství kyslíku rozpuštěného ve vodě (což zabraňuje korozi), odstraňuje minerály rozpuštěné ve vodě (chemickými činidly). Tato opatření zabraňují zanášení potrubí vodním kamenem, který zhoršuje přenos tepla a vytváří podmínky pro hoření potrubí.
Dále jsou zde ventily pro odvod kondenzátu, ohřívače vzduchu a samozřejmě monitorovací a řídicí systém. Obsahuje spínač a spínač spalování, automatické regulátory spotřeby vody a paliva.
Parní generátor: výkonný parní stroj
Parní generátor je parní kotel, který je vybaven několika přídavnými zařízeními. Jeho konstrukce zahrnuje jeden nebo více mezipřehřívačů, které zvyšují výkon jeho provozu desítkykrát. Kde se používají silné parní stroje?
Parní generátory se používají především v jaderných elektrárnách. Zde se pomocí páry přeměňuje energie rozpadu atomu na elektřinu. Popišme dva způsoby ohřevu vody a výroby páry v reaktoru:
- Voda omývá nádobu reaktoru zvenčí, přičemž se sama zahřívá a ochlazuje reaktor. K tvorbě páry tedy dochází v samostatném okruhu (voda se ohřívá proti stěnám reaktoru a předává teplo odpařovacímu okruhu). V tomto provedení je použit parní generátor – funguje jako výměník tepla.
- Uvnitř reaktoru vedou trubky pro ohřev vody. Když jsou do reaktoru přiváděny trubky, stává se z něj spalovací komora a pára je přenášena přímo do elektrického generátoru. Tato konstrukce se nazývá varný reaktor. Není potřeba parní generátor.
Průmyslové parní generátory jsou výkonné stroje, které lidem dodávají elektřinu. Bytové jednotky – pracují i ve službách člověka. Parní kotle vám umožňují vytápět dům a provádět různé práce a také poskytují lví podíl elektrické energie pro hutní závody. Parní kotle jsou páteří průmyslu.
