Контрольные устройства
Более того, котел оборудуется вспомогательными устройствами для контроля и управления. Например, сигнализатор предельных уровней воды наблюдает за поддержанием непрерывного уровня жидкости в барабане. Рабочий принцип сигнализатора предельных уровней парового котла базируется на изменении массы специализированных грузов во время их перехода из жидкой фазы в парообразную, и наоборот. В случае отклонения от нормы он подает звуковой сигнал для оповещения служащих предприятия.
Для позиционного регулирования водного уровня также применяется уровнемерная колонка парового котла. Рабочий принцип устройства построен на проводимости электричества воды. Колонка собой представляет трубку, оборудованную четырьмя электродами, контролирующими водный уровень. Если водяной столб может достигать нижней метки, подсоединяется питательный насос, а если верхней – питание котла водой останавливается.
Дополнительным простейшим устройством чтобы провести измерения водного уровня в паровом котле служит водомерное стекло, вмонтированное в корпус аппарата. Рабочий принцип водомерного стекла парового котла прост – оно предназначается для зрительного контроля водного уровня.
Помимо уровня жидкости, в системе при помощи термометров и приборов для определения величины давления вымеряют температуру и давление исходя из этого. Все это нужно для хорошего функционирования котла и устранения возможности появления опасных ситуаций.
Ремонт котлов
В случае нарушения герметичности, ремонтируем жаротрубные котлы в такой последовательности:
- Изучаем документацию и схемы устройства.
- Выполняем поиск проблемного участка и локализуем его.
- Проводим зачистку поверхности возле трещины до чистого металла на ширину 15-20 мм.
- Выполняем сварочные работы при температуре окружающей среды выше +50С. Применяем электроды толщиной 2,5 мм или 3 мм. Навариваем шов со стороны барабана на 2-4 мм больше, чем от трубы. Направление сварки от середины трещины к краям одновременно с применением двух сварочных аппаратов.
- Зачищаем шов до блеска и смотрим на его качество. При необходимости устраняем недоделки: не проваренные участки и раковины.
- Проводим испытания котла.
Жаротрубные водогрейные котлы применяют в котельных, для отопления частных домовладений, в промышленности и других сферах Иногда в устройстве жаротрубных котлов из-за неправильной эксплуатации возникает необходимость замены повреждённого участка. Для этих целей применяют газопламенный способ. При этом размеры повреждённой части должны быть не менее 200 мм или диаметра трубы. Сначала локализуют участок, затем вырезают его болгаркой до сохранившегося по толщине и свойствам металла, после чего зачищают и приваривают латку из такой же по составу стали.
Жаротрубные водогрейные котлы применяют в котельных, для отопления частных домовладений, в промышленности и других сферах. Это обусловлено их высокой эффективностью нагрева и экономным расходом топлива, надёжностью и неприхотливостью в эксплуатации. Устройство жаротрубных котлов относительно простое, поэтому их легко можно отремонтировать даже самостоятельно без привлечения специалистов.
Особенности эксплуатации
Особое внимание необходимо уделить безопасности функционирования парового агрегата. Чтобы обеспечить правильную работу, рекомендуется соблюдать следующие правила:. Должно быть обеспечено свободное расширение для температуры
Это обеспечит равномерное нагревание.
Необходимо соблюдение уровня жидкости. В отношении к водотрубным конструкциям эта норма определяется специальными учреждениями
Должно быть обеспечено свободное расширение для температуры. Это обеспечит равномерное нагревание.
Необходимо соблюдение уровня жидкости. В отношении к водотрубным конструкциям эта норма определяется специальными учреждениями
В норме минимальный уровень должен быть ниже поверхности подогрева на 10 см.
Производители устройств оснащают их специальными предохранительными системами для снижения взрывоопасности.
Важно следить за состоянием сварных швов. Нельзя допускать их пересечение. Если будут обнаружены дефекты, потребуется проведение дефектоскопии.
Во время эксплуатации устройства возможно образование конденсата в трубах
Необходимо продувать их. Также для устранения конденсата применяются специальные дренажи.
Давление пара в системе должно быть всегда под контролем. Параметр измеряется манометром, на котором должно быть специальное клеймо, свидетельствующее о проведении тестирования. Нельзя использовать приборы, у которых проверка просрочена.
Необходимо контролировать не только давление, но и температуру паров воды. Для этого на все паровые трубы должны быть установлены термометры
Если будут обнаружены дефекты, потребуется проведение дефектоскопии.
Во время эксплуатации устройства возможно образование конденсата в трубах. Необходимо продувать их. Также для устранения конденсата применяются специальные дренажи.
Давление пара в системе должно быть всегда под контролем. Параметр измеряется манометром, на котором должно быть специальное клеймо, свидетельствующее о проведении тестирования. Нельзя использовать приборы, у которых проверка просрочена.
Необходимо контролировать не только давление, но и температуру паров воды. Для этого на все паровые трубы должны быть установлены термометры.
Автоматизация процессов код
Котлоагрегат представляет технически сложное устройство. Как многомерный объект он содержит в себе множество систем регулирования. Множество технологических параметров необходимо поддерживать для надежной и экономичной работы котла. Такими основными параметрами являются:
- Система тепловой нагрузки котлоагрегата:
- процесс горения в топке;
- подачу воздуха в топку котла;
- разрежение в топке;
- Система регулирования температуры перегретого пара;
- Система регулирования питания котлоагрегата.
Система регулирования питания котлоагрегата | код
Регулирование питания паровых котлов осуществляется следующими образом. Принято, что максимально допустимые отклонения уровня воды барабане ±100 мм от среднего значения. Снижение уровня может привести к нарушениям питания и охлаждения водоподъемных труб. Повышения уровня может привести к снижению эффективности внутрибарабанных устройств. Перепитка барабана и заброс частиц воды в турбину может явиться причиной тяжелых механических повреждений ее ротора и лопаток.
Трёхимпульсная САР питания водой барабанного парогенератора
Схемы регулирования. Исходя из требований к регулированию уровня воды в барабане, автоматический регулятор должен обеспечить постоянство среднего уровня независимо от нагрузки котла и других возмущающих воздействий.В переходных режимах изменение уровня может происходить довольно быстро, поэтому регулятор питания для обеспечения малых отклонений уровня должен поддержать постоянство соотношения расходов питательной воды и пара. Эту задачу выполняет трёхимпульсный регулятор.
Регулятор перемещает клапан при появлении сигнала дисбаланса между расходами питательной воды Дпв и пара Дпп. Кроме того, он воздействует на положение питательного клапана при отклонениях уровня от заданного значения. Такая САР питания, совмещающая принципы регулирования по отклонению и возмущению, получила наибольшее распространение на мощных барабанных котлах.
Регулирование водного режима котлоагрегата | код
Регулирование водного режима барабанного парового котла
Химический состав воды, циркулирующей в барабанных котлах, оказывает существенное влияние на длительность их безостановочной и безремонтной компаний. К основным показателям качества котловой воды относятся общее солесодержание и избыток концентрации фосфатов. Поддержание общего солесодержания котловой воды в пределах нормы осуществляется с помощью непрерывной и периодической продувок из барабана в специальные расширители. Потери котловой воды с продувкой выполняются питательной водой в количестве, определяемом уровнем воды в барабане. Регулирование непрерывной продувки осуществляется путем воздействия регулятора на регулирующий клапан на линии продувки. Помимо корректирующего сигнала по солесодержанию, на вход ПИ- регулятор 2 поступает сигнал по расходу продувочной воды Дпр и сигнал по расходу пара Дпп. Сигнал по расходу пара поступает на расходомер 3, электромеханический интегратор которого используется в качестве импульсатора, воздействующего через пусковое устройство 4 на включение и отключение плунжерного фосфатного насоса 6.
Как работает типичный паровой отопительный котел
В топочной камере образуется тепло. В дальнейшем оно поступает на поверхности подогрева. Существует 2 разновидности поверхностей обогрева: конвективные и радиационные.
Принцип действия парового котла
В состав конвективных поверхностей входят следующие элементы:
- воздухоподогреватели;
- экономайзеры;
- теплообменные устройства.
Перечисленное дополнительное оборудование нужно для увеличения эффективности котла, рационализации расхода горючего и снижения уровня тепловых потерь.
Очищенная жидкость направляется в экономайзер. В этом ей помогает специальный насос. В экономайзере осуществляется подогрев жидкого теплоносителя под воздействием газов. Далее жидкость переходит в верхнее отделение барабанного отсека. Здесь котловая вода перемешивается с питательной жидкостью.
Некоторый объем воды переходит из верхнего отделения барабанного отсека в его нижнее отделение. Движение воды происходит по кипятильным трубкам.
Вверху парового котла газы имеют меньшую температуру, которая постепенно увеличивается по мере приближения к нижнему отсеку агрегата.
Вода подогревается и в совокупности со смесью пара с водой направляется в верхнюю камеру барабана.
Вторая же часть жидкости из верхнего барабанного отсека уходит на перераспределение. Осуществляется нагрев котловой воды. Создающиеся пузырьки пара идут в верхнее отделение барабанного отсека.
В верхней камере барабана за счет сепаратора происходит практически полное разделение смеси жидкости и пара. В результате создается насыщенный пар, что способствует дополнительному увеличению полезного действия котла. Именно этот насыщенный пар и используется конечным потребителем.
С целью увеличения эффективности котлов их работа организована так, что в верхней камере барабанного отсека уровень «низшей» и «высшей» воды колеблется. Между упомянутыми уровнями жидкости имеется резервный запас воды, предназначенный для поддержания работы отопительного агрегата в случае прекращения поступления жидкости в систему.
Допустимый «высший» уровень жидкости в барабанном отсеке определяется с расчетом на то, чтобы вода не попадала в пароперегреватель.
Максимально допустимый «низший» уровень жидкости в барабане рассчитывают так, чтобы не допустить перегревания верхнего отделения барабана, а также кипятильного пучка
Для дополнительного увеличения эффективности конструкция оснащается воздухоподогревателем.
Жидкость в системе может циркулировать принудительно и естественно. В основе естественного движения лежит разность плотности жидкости и создающегося пара. Смесь воды с паром в подъемных трубках имеет меньшую плотность, чем аналогичный состав в опускных трубках. Однако показатель давления и значение температуры остаются одинаковыми по всей трубке. В итоге пар, по своей природе являющийся газом, устремляется кверху.
Принудительная же циркуляция обеспечивается специальным насосным оборудованием.
Устройство паровых котлов на твердом топливе
Конструкция паровых твердотопливных котлов представляет собой однажаровой горизонтальный короб, состоящий из двух цилиндрических секторов разного диаметра. Эти цилиндры вставлены один в другой и соединены фланцами и паросборником. Таким образом, спереди жаровой трубы располагается топка, в сзади – пучок труб. Принцип работы паровых твердотопливных котлов основан на теплообмене жидкости и газа. При сгорании топлива в топливной части котельного агрегата образуются дымовые газы высокой температуры. Проходя через газоходы, потоки горячего дыма омывают трубные пучки, в которых происходит циркуляция воды. Таким образом, газы передают воде тепловую энергию, а сами охлаждаются от контакта с холодными трубами. В итоге, нагретая вода в трубах выделяет пар, который скапливается в верхнем барабане котла.
Управление котлом производится за счет контрольно-измерительных приборов и котловой автоматики. Вспомогательные приборы следят за изменением температуры и давления воды, а автоматика котельной обеспечивает безопасность эксплуатации приборов за счет встроенных датчиков.
Устройство водотрубного типа котлов
Схема водотрубного котла вертикального типа.
Непрерывно растущее использование все более высокого парового давления привело к обращению к нового типа водотрубным котлам, имеющих различие от трубных в том, что в их состав входят трубочки с малым диаметром, которые заполняются водой и размещаются непосредственно над пламенем, а не в середине большого парового котла. Котлы водотрубного типа могут работать с высоким давлением пара (10-15 атм. и более) благодаря трубкам с малым диаметром и не толстыми стенками. Паровой котел водотрубного типа имеет меньший диаметр по сравнению с трубчатыми и английскими котлами, он не подвержен прямому воздействию пламени.
Примером водотрубного типа котлов является паровой агрегат Дюрра. Его конструкция заключается в размещенных под наклоном относительно горизонта трубочек, запаенных с одной стороны и установленных другой стороной в наводненную плоскостенную камеру (коллектор), образующиеся пары в которой направляется в верхний паровой колпак. В каждой водяной трубке находится еще меньшая трубочка. Между трубочками происходит нагрев воды и она в виде пара направляется в коллектор, стимулируя при этом возврат воды из него обратно во внутреннюю трубочку. В такой способ вода усиленно циркулирует, не позволяя грязи скапливаться на внутренней поверхности трубок. На территории Российской Федерации водотрубные паровые котлы Дюрра не стали популярными.
Схема принципа работы водотрубных котлов.
Образец водотрубного котла Рута характеризуется тем, что в его конструкции трубки соединяются посредством специальных соединительных ящиков, выполненных из чугуна. Эта модель парового агрегата вырабатывает пар с большим процентом влаги из-за небольших размеров парового объема в верхней трубе, которая является паросборником.
Очень популярны на территории России водотрубные установки американского производства Бабкок и Вилькокс. В их конструкции трубочки размещены в шахматном порядке.
Сфера применения
Выделяют три основные области применения паровых котлов:
- Отопительные системы. Пар выступает в роли энергоносителя.
- Энергетика. Промышленные паровые машины, или, как их еще называют, парогенераторы, используются для получения электрической энергии.
- Промышленность. Пар в промышленности используют не только для обогрева «рубашек» аппаратов и трубопроводов, но и для преобразования тепловой энергии в механическую и перемещения транспортных средств.
Бытовые паровые котлы используются для отопления жилых помещений. Простыми словами, их задача состоит в подогреве воды и передвижении пара по трубопроводу. Такую систему часто обустраивают вместе со стационарной печью или котлом. Обычно бытовые приборы вырабатывают насыщенный не перегретый пар, которого вполне достаточно для решения возложенных на них задач.
В промышленности пар перегревают – продолжают греть после испарения с целью еще больше повысить температуру. К таким установкам предъявляют особые требования по качеству, так как при перегреве пара емкость рискует взорваться. Перегретый пар, полученный из котла, может идти на образование электричества или механическое движение.
Электрический ток с помощью пара образуется следующим образом. Испаряясь, пар попадает в турбину, где он, благодаря плотному потоку вращает вал. Таким образом, тепловая энергия переходит в механическую, а та, в свою очередь, преобразовывается в электрическую. Так работают турбины электростанций.
Вращение вала, которое возникает при испарении больших количеств перегретого пара, может передаваться непосредственно на мотор и колеса. Так в движение приводится паровой транспорт. В качестве популярных примеров работы парового двигателя можно привести парогенератор паровоза или же судовой паровой котел. Принцип работы последних довольно прост: при сжигании угля образуется тепло, которое нагревает воду и образует пар. Ну а пар, в свою очередь, вращает колеса, или в случае с судном, винты.
Виды промышленных котельных установок
Промышленные газовые котлоагрегаты классифицируются по мощности на агрегаты малой, средней и большой мощности. К первой группе относятся водогрейные, паровые и конденсационные генераторы, мощностью до 20 МВт и КПД до 96 %. Обычно их применяют для теплоснабжения небольших предприятий.
Для комплексного теплоснабжения с выдачей нагрузки по отоплению, горячему водоснабжению и вентиляции предприятия устанавливают котельные с суммарной мощностью до 100 МВт.
Такое оборудование устанавливается на больших квартальных котельных, способных обеспечить теплом не только промышленных, но и жилищно-бытовых потребителей. Для снабжения горячей водой и паром крупных заводов и районных городских предприятий тепловых сетей используют газовые котлы с мощностью от 600 МВт.
По назначению газовые котельные на предприятии подразделяются:
- Отопительные – для централизованного снабжения на нужды отопления, вентиляции и ГВС бытовых и промышленных потребителей;
- Производственные – для технологического обеспечения теплом в виде пара и горячей воды промпредприятий.
- Отопительно-производственные – для комплексного снабжения теплом систем теплоснабжения и технологических процессов.
- По схеме котельные делятся на закрытого типа, когда вся сетевая вода по магистральным тепловым сетям возвращается обратно к источнику и открытую систему, когда часть горячего теплоносителя потребляется на технологические или бытовые нужды.
- В промышленности технологическими потребителями тепловой энергии в виде пара являются бумажные, химические и металлургические производства, нефтехимические комплексы, ректификационные и химические реакторы, сорбционно-десорбционной агрегаты процесса газа очистки, гальванические линии и устройства для ламинирования поверхностей.
Перспективным направлением стала установка комбинированных котельных пароводородных котельных, автономных блок-модулей, крышных систем теплоснабжения.
Хорошими мобильными системами считаются блок-модульные, собираемые на заводе и транспортируемые к месту установки в собранном виде.
На месте запуск таких систем проходит по ускоренной программе «под ключ», учитывая, что монтаж и наладочные работы выполнены на производстве.
Особенности
Газовая котельная — это система (совокупность устройств), в которой путем сжигания природного или сжиженного газа вырабатывается тепло. Полученная таким способом теплота передается куда-либо для совершения полезной работы. В некоторых случаях вместо простого нагрева теплоносителя создается пар.
Автоматизировать отопление газом гораздо проще. При сжигании «голубого топлива» выделяется больше теплоты, чем при сжигании сопоставимых объемов антрацита. Отпадает необходимость обустраивать склад для твердого или жидкого топлива. Однако газовая котельная относится к классу опасности 4. И потому ее использование само по себе, а также внутреннее устройство строго нормированы.
Характеристики парового котла
У владельцев частных домов большой популярностью пользуются паровые котлы благодаря простоте функционирования, высокому уровню КПД.
Простота эксплуатации
Главное преимущество паровых конструкций заключается в легкой эксплуатации. Агрегаты полностью безопасны для людей. Основная часть приборов автоматизирована, для работы не требуется вмешательства человека. Достаточно изучить описание и правильно организовать подключение. Современные устройства подходят для отопления помещений любого типа. У владельцев есть возможность использовать разные виды топлива.
Экономичность
Привлекает потребителей и низкая стоимость котлов. При этом у них сохраняется высокая степень производительности, низкая инерционность. Для установки парового котла не нужно приобретать дополнительно оборудование.
Экологичность
Для работы конструкции могут использоваться различные виды топлива, благодаря этому владельцы подбирают для себя оптимальные варианты, не наносящие вреда.
Бесшумная работа
Во время эксплуатации конструкция не издает никакого шума, но его уровень возрастает, как только агрегат полностью наполняется паром.
Добавочные детали агрегата
В конструкцию парового котла входят не только топка и трубы (барабаны) для движения воды по замкнутому контуру и пара. Дополнительно применяются устройства, которые делают больше рабочую эффективность системы (поднимают температуру пара, его давление, кол-во):
- Пароперегреватель — увеличивает температуру пара выше +100?C. Это со своей стороны увеличивает экономность и КПД работы машины. Температура перегретого пара достигает 500 ?C (так работают паровые котлы в атомных станциях). Пар дополнительно нагревается в трубах, в которые он поступает после испарения. Он при этом как правило имеет свою топочную камеру или быть вмонтирован в единый паровой котёл. Конструктивно отличают конвекционные и радиационные пароперегреватели. Радиационные конструкции греют пар в несколько раз крепче, чем конвекционные.
- Паровой сепаратор — убирает из пара влажность и выполняет его сухим. Этим становится больше рабочую эффективность устройства, его КПД.
- Паровой аккумулятор — устройство, которое забирает из системы пар, когда его много, и прибавляет его в систему, когда его недостаточно, мало.
- Устройство для подготовки воды — уменьшает кол-во растворённого в водной массе кислорода (что предупреждает коррозию), убирает растворённые в водной массе минералы (химическими реагентами). Данные меры предупреждают загрязнение труб накипью, которая ухудшает отдачу тепла и образовывает условия для прогорания труб.
Плюс к этому, есть клапаны для слива конденсата, воздухоподогреватели, и в первую очередь — система проверки и управления. В неё входят включатель и выключатель горения, автоматизированные регуляторы водорасхода, топлива.
Консервация паровых котлов
Схема консервации парового котла.
Если произвести остановку парового устройства без консервации с дальнейшим падением давления до уровня атмосферного и предполагаемым поступлением в котел воздушного кислорода и накоплением воды, начнут развиваться коррозионные процессы. При температурном режиме 20°С средняя скорость распространения коррозии составляет 0,05 г/м2/ ч. Котел с суммарной нагреваемой площадью в 30000 м2, не прошедший мероприятия консервации, вследствие суточного простоя подвержен образованию около 50 кг оксида ферума в корпусе.
Чтобы избежать процессов коррозии, при любой остановке работы парового котла необходима консервация. Консервация на срок до суток заключается в способе излишка давления, мероприятия консервации на время до 5 дней включают в себя сухой останов. При остановке от пяти до 60 дней проводится гидразинно-аммиачный тип консервации либо применение ингибиторов контактных. Если остановка работы котла планируется на срок более 2-х месяцев, для консервации используются контактные ингибиторы.
Схема обвязки парового котла
Схема обвязки. Источник фото: strangely.ru
Типовая схема обвязки ПК зависит от типа парогенератора и его рабочих параметров.
Для систем центрального теплоснабжения системы жилищно-коммунального хозяйства типовая схема состоит:
- Парогенератор.
- Деаэратор.
- Умягчитель по схеме химической очистки.
- Дозатор и бак реагентов.
- Ресивер.
- Регулируляторы давления.
- Насос подачи питательной воды в котел.
- Насос подачи воды из деаэратора в ресивер.
В конструкцию котла также могут входить:
- пароперегреватель — для повышения температуры насыщенного пара;
- сепаратор пара и внутрибарабанные устройства — для удаления влаги из пара.
