Vodotrubný kotel: zařízení, princip činnosti v průmyslové energetice

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Zařízení na ohřev vody v kotlích je široce používáno v průmyslu, kde se cení vysoký výkon generátorových soustrojí. Takové jednotky se používají především pro technologické operace – například pro výrobu páry odpařováním vody. Není však vyloučena možnost provozu domácnosti, pokud je nutné zorganizovat dodávku teplé vody pro několik velkých spotřebitelů. Mezi nejvíce optimalizované konstrukce parních generátorů lze zaznamenat konstrukci vodních trubek. Kotel tohoto typu není horší než řada analogů z hlediska výkonu za jednotku času, ale jeho konstrukce způsobuje mnohá omezení provozu ve stísněných podmínkách.

Zařízení jednotky

Nejběžnější provedení se dvěma bubny (sběrači) na základně. Jedná se o kovové nádrže, které jsou vzájemně propojeny různými trubkamiprůměry. Povinnou součástí je také spalovací komora nebo pec, která generuje tepelnou energii. Mezi další designové prvky patří:

• Potrubí přívodu paliva (obvykle kapalné).
• Oběhová komunikace pro vodu.
• Přívody a výstupy vody.
• Vývod pro vypouštění vody.
• Příčky (pokud mluvíme o uzavřeném systému kotle v ochranném pouzdře).
• Komín.
• Oddělovač páry.

Většina konstrukčních prvků vodního trubkového kotle je vyrobena ze žáruvzdorné ocelové slitiny. Existují také litinové modely, ale lze je použít, pokud provozní podmínky umožňují instalaci těžkých jednotek. Trubkové a tvarovky lze částečně vyrobit i na bázi ohnivzdorné keramiky, která je praktičtější než kov. Okno topeniště a řada dalších oblastí možného pozorování jsou vyrobeny z tepelně odolného tvrzeného skla.

Pomocné konstrukční prvky

Volitelně může kotel obsahovat další zařízení, která rozšiřují možnosti a snadnost použití zařízení. Mezi nimi lze zaznamenat následující zařízení:

• Přehřívák. Navrženo pro zvýšení teploty páry na 100 °C a více. Samotná konstrukce vodotrubných jednotek nemá za cíl přivést teplotní režim páry na určité hodnoty. Cílovým bodem práce je zpravidla právě účinek odpařování. Na druhou stranu konvekcepřehříváky jsou v závislosti na modelu schopny přivést teplotu výstupní směsi až na 500 °C, což může být vyžadováno u některých technologických operací ve výrobě.
• Odvlhčovač. Také parní přípravek, který jej vysuší odstraněním přebytečné vlhkosti.
• Akumulátor páry. Pokud vodotrubný kotel nezvládá zatížení nebo naopak plní parní komoru v minimálních objemech, pomůže toto zařízení vyrovnat provozní režim. Akumulátor v případě potřeby odebírá nebo čerpá proudy páry do systému.
• Zařízení na úpravu vody. Voda, jako zdroj generace, také potřebuje odpovídající úpravu. Například speciální filtrační systém snižuje objem rozpuštěného kyslíku, odstraňuje soli a nežádoucí chemikálie.
• V dnešní době je stále méně obvyklé obejít se bez automatických ovladačů, ale jsou také standardně dodávány s výbavou. Můžete si zakoupit pouze rozšířenou sadu přístrojového vybavení, která vám umožní komplexně sledovat parametry tlaku, teploty, vlhkosti atd.

Princip fungování

Ve výchozí poloze jsou dva bubny naplněny vodou – jeden zcela (voda) a druhý (pára) napůl. Ve druhém kolektoru je uvnitř umístěna oddělovací membrána oddělující vodu od páry. Tato hranice se nazývá vypařovací zrcadlo. Pracovní proces začíná od okamžiku zapálení topeniště, které je napojeno na výměník tepla v podobě trubkového systému s cirkulující vodou. Horká voda vstupuje do prvního bubnu,zachování dostatečné hlasitosti.

Zároveň začíná proces odpařování kapaliny ve sběrači páry vodotrubného kotle. Princip činnosti jednotky je založen na konvekční výměně tepla, kterou lze provádět v přirozeném non-stop režimu. Studená voda z centrálního vodovodního řádu prochází základní úrovní filtrace, dále vstupuje do systému výměníku tepla a je směrována do topného bubnu. Dále, v závislosti na rychlosti odpařování, kapalina postupně doplňuje hladinu naplnění parního kolektoru. Pára se zase uvolňuje komínem nebo vstupuje do procesní zóny pro další použití.

Rozdíly od žáruvzdorného kotle

Rozdíl mezi těmito jednotkami spočívá v konfiguraci umístění spalovací komory nebo v zásadě zdroje tepelné energie vzhledem k výměníku tepla a vodní nádrži. Za prvé, vytváření páry není vůbec potřeba. Žáruvzdorný kotel slouží především k vytápění vodou, zajišťuje funkci systému TUV. Za druhé, v takových kotlích je topeniště umístěno ve středu konstrukce a nádoby s okruhy cirkulace vody jsou aplikované povahy. Jsou v kontaktu s tepelným výměníkem na vnějším povrchu konstrukce.

To ale není jediný rozdíl mezi žáruvzdornými a vodotrubnými kotli. Rozdíl jde také přes prostředky regulace procesu výměny tepla. Konstrukce vodotrubkové jednotky počítá s ekonomizérem, díky kterému se zpočátku studená voda předehřívá. Podle toho dálereakce přenosu tepla jsou intenzivnější a s menší spotřebou energie. Na druhou stranu mezi výhody požárního zařízení patří konstrukční jednoduchost a minimální množství údržbových opatření během provozu.

Odlišnosti od plynového potrubí

U vodotrubných jednotek je přímým překladatelem tepelné energie horká voda, která plní cirkulační potrubí výměníku tepla. Ukazuje se účinný a bezpečný generátor, který přispívá k produkci páry. U plynových trubkových kotlů může technické provedení i navenek částečně odpovídat vodotrubným konstrukcím. Jediný rozdíl je v tom, že nositelem tepelné energie budou výfukové plyny ve spalovací komoře. Jak to ovlivní provozní proces? Pokud princip činnosti vodotrubného kotle umožňuje úplné spotřebování odpadních látek bez zbytků až do okamžiku odpaření a dalšího využití páry, pak bude muset plynový trubkový kotel uvolnit pracovní plynné médium již ve výměníku tepla. Systém. Navíc jsou k tomu k dispozici silné trysky, aby byla zajištěna bezpečnost procesu.

Růdy vodních trubkových kotlů

Hlavním klasifikačním znakem je umístění kolektorů. Tradičně jsou konstrukce vybaveny horizontálními bubny, které jsou pohodlně připojeny k okruhům cirkulační vody. Na plošině jsou paralelně instalovány dva kolektory a mezi ně lze umístit topeniště s výstupními kanály. Pokud v technické místnostinení dostatek místa, pak se používají vertikální vodotrubné kotle na speciální komunikační podložce. Válcové bubny se řítí nahoru a zespodu je přiváděna pracovní kapalina s různou teplotou. Procesní pára vychází nahoře.

Ship Water tube Boiler

Konstrukce těchto jednotek je optimálně vhodná pro použití jako součást námořní dopravy. Ale i v tomto případě se používají speciální úpravy kotlů - sálání. Jejich charakteristickým znakem je využití sálavé tepelné energie, která se uvolňuje i při spalování paliva (nejčastěji nafty). Povinnou konstrukční podmínkou je horní umístění trysek pece. Dalším rysem konstrukce vodotrubného kotle pro námořní plavidla je kombinace s parními turbínami, které zajišťují meziohřev páry.

Údržba zařízení

Komunikační infrastruktura s potrubními prvky je u vodotrubných jednotek poměrně komplikovaná, což vede k rozsáhlému výčtu technických opatření pro diagnostiku a opravy. Pracovníci údržby musí pravidelně kontrolovat těsnost potrubí, provádět zjišťování vad funkčních jednotek a automatické kontroly a také udržovat spolehlivost spojů s upevňovacími prvky. Zvláštní pozornost je věnována potrubí výměníku tepla a kolektorů - sebemenší pokles tlaku může poškodit konstrukci, což vytvoří podmínky pro odtlakování okruhu.

Prodesigny

Nejdůležitější výhodou takových kotlů v obecné rodině parních jednotek je bezpečnost. Při zachování optimální teplotní rovnováhy se můžete spolehnout na dlouhodobý provoz zařízení bez nehod a poškození pracovních částí. Zaznamenány jsou také široké regulační schopnosti kočky vodního potrubí, což potvrzuje integrace ekonomizéru s automatickými uzavíracími ventily. Zařízení pracují bez účasti obsluhy na základě dat instalovaných algoritmů termostatů. To umožňuje naprogramovat systém na několik dní dopředu.

Nevýhody designu

Princip činnosti takových kotlů je zaměřen na vysoký výkon bez ohledu na podmínky použití. V poslední době hraje tato nuance stále důležitější roli na pozadí optimalizace a racionalizace výrobních kapacit. Masivní těleso a víceúrovňové komunikační prostupy parních vodotrubných kotlů vyžadují hledání alternativních řešení problémů s výrobou páry. Není však vyloučena koncepce minimalizace zařízení tohoto kotle. Ale v tomto případě dojde ke ztrátě vysoké účinnosti, nemluvě o možnostech práce v kogeneračním režimu s paralelním zajištěním provozu TUV. Jinými slovy, zařízení je optimálně vhodné pro velká průmyslová odvětví, která potřebují velké objemy procesní páry, ale je stěží užitečné pro zásobování spotřebitelů s nízkou poptávkou po cílené energii.

Závěr

Základní rozdíl mezi samotným konceptemvodotrubné kotle patří do třídy průtočných zařízení. Takové instalace mají oproti autonomním systémům významnou výhodu, která spočívá v možnosti kontinuálního procesu výroby. Vodotrubné kotle jsou i při špičkových provozních podmínkách schopny dlouhodobého provozu při zachování stejné kvality výroby páry. Další věcí je, že bezpečnostní požadavky stále vylučují dlouhé relace provozu při vysokých výkonech. Pokud jde o autonomii, ve vztahu k takovým kotlům je vyjádřena v eliminaci potřeby dodávek energie. Uzavírací ventily budou samozřejmě potřebovat alespoň bateriové napájení, ale proces cirkulace vody a následného odpařování je bez elektřiny vcelku zvládnutelný.