Kocioł wodnorurkowy: urządzenie, zasada działania w energetyce przemysłowej

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Urządzenia do podgrzewania wody kotłowej znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle, gdzie ceniona jest wysoka wydajność agregatów prądotwórczych. Agregaty takie wykorzystywane są głównie do operacji technologicznych - na przykład do wytwarzania pary poprzez odparowanie wody. Ale możliwość pracy w gospodarstwie domowym nie jest wykluczona, jeśli konieczne jest zorganizowanie zaopatrzenia w ciepłą wodę dla kilku dużych odbiorców. Wśród najbardziej zoptymalizowanych konstrukcji wytwornic pary można zauważyć konstrukcję z rurą wodną. Kocioł tego typu nie ustępuje wielu analogom pod względem wydajności na jednostkę czasu, ale jego konstrukcja powoduje wiele ograniczeń w pracy w ciasnych warunkach.

Urządzenie jednostkowe

Najpopularniejszy projekt z dwoma bębnami (kolektorami) u podstawy. Są to metalowe zbiorniki, które są połączone rurami o różnychśrednice. Obowiązkowym elementem jest również komora spalania lub piec wytwarzający energię cieplną. Inne elementy projektu to:

• Rura doprowadzająca paliwo (zwykle płynna).
• Komunikacja cyrkulacyjna dla wody.
• Wloty i wyloty wody.
• Wylot do odprowadzania wody.
• Ścianki działowe (jeśli mówimy o zamkniętym systemie kotłowym w obudowie ochronnej).
• Komin.
• Separator pary.

Większość elementów konstrukcyjnych kotła wodnorurowego wykonana jest ze stali żaroodpornej. Istnieją również modele żeliwne, ale można je stosować, jeśli warunki pracy pozwalają na instalację ciężkich jednostek. Elementy rurowe i okucia mogą być również częściowo wykonane na bazie ceramiki ognioodpornej, która jest bardziej praktyczna niż metal. Okno paleniska i wiele innych obszarów możliwej obserwacji wykonane jest z żaroodpornego szkła hartowanego.

Pomocnicze elementy konstrukcyjne

Opcjonalnie kocioł może zawierać dodatkowe urządzenia, które rozszerzają możliwości i łatwość użytkowania sprzętu. Wśród nich można wymienić następujące urządzenia:

• Przegrzewacz. Zaprojektowany, aby podnieść temperaturę pary do 100°C i więcej. Sam projekt jednostek wodnorurowych nie ma na celu doprowadzenia temperatury pary do pewnych wartości. Z reguły docelowym punktem pracy jest właśnie efekt parowania. Z drugiej strony konwekcjaprzegrzewacze, w zależności od modelu, są w stanie doprowadzić temperaturę mieszaniny wylotowej do 500°C, co może być wymagane w niektórych operacjach technologicznych produkcji.
• Osuszacz. Również preparat parowy, który wysusza go usuwając nadmiar wilgoci.
• Akumulator pary. Jeśli kocioł wodnorurkowy nie radzi sobie z obciążeniami lub, przeciwnie, wypełnia komorę parową w minimalnych objętościach, to urządzenie pomoże zrównoważyć tryb pracy. W razie potrzeby akumulator pobiera lub pompuje parę do systemu.
• Urządzenie do uzdatniania wody. Woda jako źródło wytwarzania również wymaga odpowiedniego uzdatniania. Na przykład specjalny system filtrów zmniejsza ilość rozpuszczonego tlenu, usuwa sole i niepożądane chemikalia.
• Dzisiaj coraz rzadziej rezygnuje się z automatycznych elementów sterujących, ale są one również standardowo dostarczane z wyposażeniem. Możesz zakupić tylko rozbudowany zestaw oprzyrządowania, który pozwoli Ci kompleksowo monitorować parametry ciśnienia, temperatury, wilgotności itp.

Zasada działania

W początkowej pozycji dwa bębny są wypełnione wodą - jeden całkowicie (woda), a drugi (para) do połowy. W drugim kolektorze wewnątrz znajduje się membrana oddzielająca, oddzielająca wodę od pary. Ta granica nazywana jest lustrem parowania. Proces pracy rozpoczyna się od momentu rozpalenia paleniska, która jest połączona z wymiennikiem ciepła w postaci układu rurowego z obiegiem wody. Gorąca woda wpływa do pierwszego bębna,utrzymywanie wystarczającej głośności.

W tym samym czasie w kolektorze parowym kotła wodnorurkowego rozpoczyna się proces odparowywania cieczy. Zasada działania urządzenia opiera się na konwekcyjnej wymianie ciepła, która może odbywać się w naturalnym trybie non-stop. Zimna woda z centralnego wodociągu przechodzi podstawowy stopień filtracji, następnie trafia do układu wymiany ciepła i kierowana jest do bębna grzejnego. Ponadto, w zależności od szybkości parowania, ciecz stopniowo uzupełnia poziom napełnienia kolektora pary. Para z kolei jest albo uwalniana przez komin, albo wchodzi do strefy procesowej w celu dalszego wykorzystania.

Różnice w stosunku do kotła płomienicowego

Różnica między tymi jednostkami polega na konfiguracji usytuowania komory spalania lub w zasadzie źródła energii cieplnej względem wymiennika ciepła i zbiornika wody. Po pierwsze, wytwarzanie pary w ogóle nie jest wymagane. Kocioł płomieniówkowy służy głównie do ogrzewania wodą, pełniąc funkcję systemu CWU. Po drugie, w takich kotłach palenisko znajduje się w centrum konstrukcji, a zbiorniki z obiegami wody mają charakter użytkowy. Są w kontakcie z wymiennikiem ciepła na zewnętrznej powierzchni konstrukcji.

Ale to nie jedyna różnica między kotłami płomienicowymi i wodnorurowymi. Różnica polega również na regulacji procesu wymiany ciepła. Konstrukcja jednostki wodnorurowej przewiduje ekonomizer, dzięki któremu wstępnie podgrzewana jest zimna woda. W związku z tym dalejReakcje wymiany ciepła są bardziej intensywne i zużywają mniej energii. Z drugiej strony zalety urządzeń płomieniówkowych to prostota konstrukcji i minimalna ilość czynności konserwacyjnych podczas eksploatacji.

Różnice w stosunku do wyposażenia gazociągu

W zespołach wodnorurowych bezpośrednim tłumaczem energii cieplnej jest gorąca woda, która wypełnia rury cyrkulacyjne wymiennika ciepła. Okazuje się, że jest to wydajny i bezpieczny generator, który przyczynia się do produkcji pary. Jeśli chodzi o kotły gazowo-rurowe, projekt techniczny, nawet zewnętrznie, może częściowo odpowiadać konstrukcjom wodnorurowym. Jedyna różnica polega na tym, że nośnikiem energii cieplnej będą spaliny w komorze spalania. Jak to wpływa na proces operacyjny? Jeżeli zasada działania kotła wodnorurkowego pozwala na całkowite zużycie produktów odpadowych bez pozostałości aż do momentu odparowania i dalszego wykorzystania pary, to kocioł gazowo-rurowy będzie musiał uwolnić czynnik roboczy gazowy już w wymienniku ciepła system. Ponadto przewidziano w tym celu grube dysze, aby zapewnić bezpieczeństwo procesu.

Odmiany kotłów wodnorurowych

Główną cechą klasyfikacji jest lokalizacja kolektorów. Tradycyjnie konstrukcje wyposażone są w poziome bębny, które są wygodnie połączone z obiegami wody obiegowej. Na platformie zainstalowane są równolegle dwa kolektory, a pomiędzy nimi można umieścić palenisko z kanałami wylotowymi. Jeśli w pomieszczeniu technicznymnie ma wystarczającej ilości miejsca, stosuje się pionowe kotły wodnorurowe na specjalnym podłożu komunikacyjnym. Cylindryczne bębny pędzą w górę, a płyn roboczy o różnej temperaturze jest dostarczany od dołu. Para technologiczna jest wyprowadzana u góry.

Kocioł z rurą wodną

Konstrukcja takich jednostek jest optymalnie dostosowana do wykorzystania w ramach transportu morskiego. Ale nawet w tym przypadku stosowane są specjalne modyfikacje kotłów - promieniowanie. Ich cechą wyróżniającą jest wykorzystanie radiacyjnej energii cieplnej, która uwalniana jest również podczas spalania paliwa (najczęściej oleju napędowego). Obowiązkowym stanem konstrukcyjnym jest górna lokalizacja dysz pieca. Inną cechą konstrukcji kotła wodnorurowego do statków morskich jest połączenie z turbinami parowymi, które zapewniają pośrednie ogrzewanie pary.

Konserwacja sprzętu

Infrastruktura komunikacyjna z elementami orurowania jest dość skomplikowana dla jednostek wodno-rurowych, co prowadzi do obszernej listy środków technicznych do diagnostyki i naprawy. Personel zajmujący się konserwacją musi okresowo sprawdzać stan rur pod kątem szczelności, przeprowadzać detekcję wad zespołów funkcjonalnych i automatyki, a także utrzymywać niezawodność połączeń za pomocą łączników. Szczególną uwagę przywiązuje się do orurowania wymiennika ciepła i kolektorów – najmniejszy spadek ciśnienia może uszkodzić konstrukcję, co stworzy warunki do obniżenia ciśnienia w obwodzie.

Plusyprojekty

Najważniejszą zaletą takich kotłów w ogólnej rodzinie jednostek parowych jest bezpieczeństwo. Zachowując optymalny bilans temperatur, możesz liczyć na długoletnią pracę sprzętu bez wypadków i uszkodzeń części roboczych. Zwraca się również uwagę na szerokie możliwości regulacyjne kota wodociągowego, co potwierdza integracja ekonomizera z automatycznymi zaworami odcinającymi. Urządzenia działają bez udziału operatora w oparciu o dane z zainstalowanych algorytmów termostatu. Umożliwia to zaprogramowanie systemu na kilka dni do przodu.

Wady projektowe

Zasada działania takich kotłów nastawiona jest na wysoką wydajność, niezależnie od warunków użytkowania. W ostatnim czasie ten niuans odgrywa coraz większą rolę w kontekście optymalizacji i racjonalizacji mocy produkcyjnych. Masywny korpus i wielopoziomowe węzły komunikacyjne parowych wodnorurowych kotłów powodują konieczność poszukiwania alternatywnych rozwiązań problemów związanych z wytwarzaniem pary. Jednak koncepcja minimalizacji urządzenia tego kotła nie jest wykluczona. Ale w tym przypadku utracona zostanie wysoka sprawność, nie mówiąc już o możliwości pracy w trybie kogeneracji z równoległym zapewnieniem pracy CWU. Innymi słowy, sprzęt jest optymalnie dostosowany do dużych gałęzi przemysłu, które potrzebują dużych ilości pary technologicznej, ale nie jest przydatny do zaopatrywania konsumentów o niskim zapotrzebowaniu na ukierunkowaną energię.

Wniosek

Podstawowa różnica między samą koncepcjąkotły wodnorurowe należą do klasy urządzeń jednoprzelotowych. Takie instalacje mają znaczną przewagę nad systemami autonomicznymi, która polega na możliwości ciągłego procesu wytwarzania. Nawet w szczytowych warunkach pracy kotły wodnorurkowe są w stanie pracować przez długi czas przy zachowaniu tej samej jakości produkcji pary. Inna sprawa, że wymogi bezpieczeństwa nadal wykluczają długie sesje pracy przy dużych mocach. Jeśli chodzi o autonomię, to w odniesieniu do takich kotłów wyraża się ona w wyeliminowaniu konieczności dostarczania energii. Oczywiście zawory odcinające będą wymagały co najmniej zasilania z baterii, ale proces cyrkulacji wody i późniejszego odparowywania jest całkiem wykonalny bez prądu.