Котлы паровые и водогрейные: Общее описание паровых котлов

Общее описание паровых котлов

Что такое промышленный паровой котёл?

Для работы промышленных предприятий, котельных, ТЭС и объектов различного назначения широко используются паровые котлы – стационарные нагреватели для получения пара или горячей воды. Паровой котёл представляет собой установку для генерации пара с давлением выше атмосферного, а водогрейный котёл используется для нагрева воды под давлением и применяется в основном для теплоснабжения. Для нужд производства незаменимым оборудованием является паровой котёл , обеспечивающий работу предприятий нефтегазовой, химической, строительной, деревообрабатывающей и пищевой промышленности. Паровые котлы находят свое применение в устройстве блочно-модульных котельных, в жилищно-коммунальном хозяйстве и могут использоваться везде, где необходима выработка пара для различных целей.

Конструктивные особенности паровых котлов

В зависимости от особенностей конструкции водогрейные и паровые котлы распределяются на два типа – газотрубные и водотрубные. В газотрубных котлах горячие продукты сгорания топлива движутся по трубкам малого диаметра и нагревают теплоноситель, окружающий трубки. Тепловая мощность и рабочее давление этих котлов ограничены, так как в ином случае необходимо увеличение толщины стенок котла и обеспечение дополнительной безопасности. В водотрубных котлах теплоноситель движется по кипятильным трубкам, которые нагреваются продуктами сгорания топлива. Конструкция водотрубных котлов сложнее, но эти установки способны обеспечивать высокую паропроизводительность. Водотрубные паровые котлы бывают горизонтальными или вертикальными, а по принципу движения воды в установке – барабанными или прямоточными.

Виды используемого топлива

По типу используемого топлива паровые котлы классифицируются на газовые, жидкотопливные, газомазутные, угольные и электрические. Благодаря низкой стоимости топлива и его полному сгоранию наибольшее распространение получили газовые паровые котлы. Промышленный паровой котёл, работающий на газовом топливе, обладает самым высоким КПД. В регионах с постоянной подачей газа использование паровых котлов позволяет обеспечить их бесперебойную работу, а за счет полной автоматизации и защитных механизмов гарантируется безопасность оборудования в эксплуатации.

Жидкотопливный паровой котёл работает на дизельном топливе и также отличается высокой производительностью. Для газомазутного котла (двухтопливного) может использоваться твердое топливо, газ или дизельное топливо, а для угольного – только твердое топливо. С экономической точки зрения, котлы на твердом топливе можно рассматривать как альтернативу газовым котлам, однако уголь сложнее транспортировать и хранить, а в процессе его сгорания проблематично обеспечивать минимальный выброс вредных веществ в атмосферу. Существуют также электрические паровые котлы , в которых электрическая энергия преобразуется в тепловую и нагревает теплоноситель для преобразования в водяной пар.

Назначение паровых котлов

По назначению паровые котлы классифицируются на три основных вида: энергетические, промышленные и котлы-утилизаторы.

• Энергетические паровые котлы вырабатывают пар, который в дальнейшем используется для паровых турбин. Котлы энергетические вырабатывают перегретый пар, температура которого превышает температуру кипения при заданном давлении.
• Промышленные паровые котлы вырабатывают пар для технологических нужд и используются на производственных предприятиях разной специализации. В частности, на деревообрабатывающих предприятиях промышленные паровые котлы обеспечивают поддержание уровня влажности в сушильных камерах, а в нефтяной промышленности используются для подогрева нефтепродуктов при их транспортировке по трубам. Промышленные паровые котлы , в отличие от энергетических, вырабатывают насыщенный пар, который имеет температуру кипения воды.
• Конструктивной особенностью паровых котлов-утилизаторов является отсутствие топки, так как это оборудование работает на вторичных энергетических ресурсах – тепловой энергии, образующейся в технологическом цикле. Котлы-утилизаторы могут вырабатывать как пар, так и горячую воду.

2.1. Общие сведения, классификация паровых и водогрейных котлов

Котел – это устройство, предназначенное для получения пара с давлением выше атмосферного или горячей воды за счет тепла, выделяемого при сжигании топлива. Основными элементами котла являются топка и теплообменные поверхности. Специальное устройство котла, в котором происходит сжигание топлива, называется топкой или топочной камерой. Некоторые типы котлов, например котлы-утилизаторы, не имеют топки. В этом случае получение пара или подогрев воды осуществляются за счет теплоты горячих газов, образующихся при каком-либо технологическом процессе. Газовый тракт котла, т.е. та часть котла, по которой движутся продукты сгорания, разделен на отдельные газоходы. Взаимное расположение газоходов, определяющее траекторию движения продуктов сгорания и расположение поверхностей нагрева, называется компоновкой. Наиболее распространенными в настоящее время являются П-образная, Т-образная и башенная компоновки. Можно выделить и конвективные газоходы, по которым движутся уже относительно холодные газы.

В котел подается вода, которая называется питательной. Питательная вода в котле нагревается, а затем превращается в насыщенный или перегретый пар требуемых параметров. Под параметрами пара подразумеваются его давление и температура. Основным потребителем водяного пара, вырабатываемого в котельных установках, являются паросиловые установки, а также он может использоваться для технологических нужд.

Преобразование питательной воды в пар происходит в поверхностях нагрева котла. К поверхностям нагрева котла относятся испарительные, пароперегревательные и экономайзерные поверхности. Испарительные поверхности нагрева обычно располагаются в топке котла или непосредственно за ней. В них вода нагревается до температуры насыщения и образуется так называемая пароводяная смесь. Пароперегреватели предназначены для получения перегретого пара.

Барабан котла

Они располагаются за топочной камерой. Экономайзерные поверхности нагрева предназначены для предварительного подогрева питательной воды за счет теплоты уходящих из котла продуктов сгорания. Теплообменные поверхности котла конструктивно могут разделяться на отдельные секции или «пакеты».

К основным элементам котла относятся также барабаны, воздухоподогреватели, горелочные устройства, устройства для регулирования температуры перегрева пара. Барабаны котлов предназначены для отделения насыщенного пара от воды, удаления из него избыточной влаги, а также как устройство, в котором аккумулируется количество воды, необходимое для надежной работы котла. Воздухоподогреватели котла – это поверхности нагрева, в которых происходит предварительный подогрев воздуха, поступающего в топку и необходимого для сжигания топлива. Горелочные устройства – это устройства для сжигания топлива в топке котла. Горелочные устройства современных котлов в первую очередь обеспечивают наиболее эффективное сгорание топлива с точки зрения химических процессов и снижение количества вредных веществ, образующихся в процессе горения и выбрасываемых в атмосферу. К устройствам регулирования температуры перегрева пара относятся теплообменники различных типов и впрыскивающие пароохладители.

Для обеспечения работы современные котлы оснащаются в спомогательным оборудованием, к которому относятся дутьевые вентиляторы, дымососы, золоулавливающее оборудование, оборудование по подготовке топлива и т.п. Совокупность котла и вспомогательного оборудования называется котельной установкой.

Одним из важных элементов котла является каркас, предназначенный для размещения и крепления всех его элементов. Он изготавливается из металлоконструкций и опирается на фундамент или элементы здания.

Для обеспечения безопасности работы персонала, а также для снижения потерь теплоты в окружающую среду на котле предусмотрена обмуровка и тепловая изоляция.

Котлы классифицируются по назначению, паропроизводительности, параметрам пара, типу топочного устройства, способу организации взаимного движения продуктов сгорания и рабочей среды, способу организации движения рабочей среды в поверхностях нагрева и виду сжигаемого органического топлива.

По назначению котлы подразделяются на паровые, вырабатывающие водяной пар требуемых параметров, водогрейные, котлыутилизаторы и энерготехнологические котлы. Они предназначаются для энергетических, производственных, отопительнопроизводственных и отопительных котельных установок.

По паропроизводительности котлы подразделяются на котлы малой производительности, котлы средней производительности, энергетические котлы и котлы большой паропроизводительности энергоблоков ТЭС.

Сборка блоков конвективного перегревателя

По параметрам пара паровые котлы подразделяются на котлы, работающие на низком (0,88 МПа), среднем (1,36, 2,36 и 3,9 МПа), высоком (9,8 и 13,8 МПа), критическом (16 МПа), сверхкритическом (24 МПа) давлении. Достижения современной науки и техники в области получения новых конструкционных материалов и сталей позволили создать новые типы паровых котлов, работающих на суперсверхкритическом давлении (до 30 и более МПа).

Паровые котлы малой паропроизводительности (до 20 т/ч) выпускаются на низкое и среднее давление пара. Они получили значительное распространение и широко используются для технологических и хозяйственных нужд, входят в состав стационарных и передвижных котельно-отопительных установок.

Котлы средней производительности (до 100 т/ч) – это, как правило, котлы среднего давления с умеренной температурой перегретого пара (425–450°С) – широко используются в качестве источника технологического пара на промышленных предприятиях.

Энергетические паровые котлы выпускаются на среднее и высокое давление пара и имеют паропроизводительность от 100 до 640 т/ч. Эти котлы устанавливаются на небольших теплоэлектроцентралях и промышленных предприятиях и предназначаются для выработки электроэнергии, получения водяного пара или горячей воды для технологических нужд и нужд отопления.

Котлы энергоблоков ТЭС (КЭС и ТЭЦ) имеют паропроизводительность до 3600 т/ч и выпускаются на среднее, высокое, сверхкритическое и суперсверхкритическое давление пара. Они предназначены для обеспечения выработки электроэнергии и теплофикации населенных пунктов.

По типу топочного устройства можно выделить котлы, оснащенные слоевой топкой, камерной топкой, циклонной топкой, вихревой топкой, топкой с кипящим слоем, специальными топками для сжигания специфических видов топлива. Котлы, оснащенные вихревыми топками и топками с кипящим слоем, в последнее время имеют множество модификаций и получают все более широкое распространение. Их преимущество перед котлами с камерными топками состоит в том, что они могут сжигать твердое топливо ухудшенного качества и широкую гамму промышленных и бытовых отходов. При этом для них не требуются системы пылеприготовления. Они имеют меньшую металлоемкость и более высокие экологические показатели.

По способу организации взаимного движения продуктов сгорания и рабочей среды котлы подразделяются на газотрубные и водотрубные. Водотрубные котлы в свою очередь выпускаются нескольких модификаций: барабанные с естественной циркуляцией, сепарационные (безбарабанные) с многократной принудительной циркуляцией и прямоточные котлы. В котлах с естественной циркуляцией циркуляция воды осуществляется за счет разностей ее плотности; для обеспечения принудительной циркуляции используются циркуляционные насосы, а движение среды в прямоточных котлах осуществляется за счет напора, развиваемого питательным насосом.

Развитие типов водотрубных котлов показано на рисунке 2.1.

Отличительной чертой водотрубных барабанных котлов является наличие одного или нескольких барабанов с фиксированной границей раздела между паром и водой.

Важным шагом в развитии конструкций паровых котлов явилось изобретение прямоточных котлов (рис. 2.1, д). Прямоточное движение рабочей среды в паровых котлах предложено в конце XIX века русскими инженерами, в том числе Д.И. Артемьевым, который в 1893 году создал судовой прямоточный котел.

Прямоточные котлы не имеют барабана, в них вода, а затем пароводяная смесь и пар (называемые вместе рабочей средой) последовательно проходят все поверхности нагрева котла. В отличие от барабанного типа прямоточные котлы могут работать и при сверхкритическом давлении рабочей среды.

По типу тяги в газовоздушном тракте паровые котлы разделяются на котлы с уравновешенной тягой и наддувом. В котлах с уравновешенной тягой движение продуктов сгорания по газовоздушному тракту принудительное и осуществляется за счет совместной работы дымососа и дутьевого вентилятора. В котлах с наддувом сопротивление газового тракта в основном преодолевается работой компрессора.

Рис. 2.1. Развитие типов водотрубных котлов: а – цилиндрический; б – камерный горизонтально-водотрубный; в – двухбарабанный вертикальноводотрубный; г – однобарабанный факельный вертикально-водотрубный; д – прямоточный; 1 – топка; 2 – барабан-сепаратор; 3 – нижний барабан; 4 – выход пара; 5 – раздающая водяная камера; 5′ – коллектор; 6 – трубы котельных пучков; 6′ – трубы настенных экранов; 7 – экономайзер; 8 – пароперегреватель; 8′ – настенный ленточный перегреватель; 9 – воздухоподогреватель; 10 – колосниковая решетка; 11 – горелка; 12 – вход воды в котел

По виду сжигаемого органического топлива паровые котлы разделяются на котлы, сжигающие твердое, жидкое, газообразное топливо, а также бытовые отходы, дрова, биомассу.

Для маркирования паровых котлов приняты такие обозначения: П – прямоточный; Е – котел с естественной циркуляцией; Пр – котел с принудительной циркуляцией и т д. Например, типоразмер Е-420-140ГМ означает: паровой котел с естественной циркуляцией для сжигания газа и мазута паропроизводительностью 420 т/ч с давлением 140 кгс/см 2 (14 МПа).

Паровой котел | Тимоти Офф Отопление, кондиционирование и сантехника

Опубликовано 14 декабря 2018 г. в Как все работает

На сегодняшний день существует множество различных типов отопительных систем, способных обогреть ваш дом. Одной из самых традиционных систем является котельная, которая использует воду для обогрева вашего дома.

Доступны два типа котлов; здесь мы углубимся в разницу между паровым котлом и водогрейным котлом.

Как они работают

Оба этих типа котлов могут работать на газе, электричестве или жидком топливе. Кроме того, они оба используют горячую воду в качестве основного источника тепла. Однако то, как они выделяют тепло, отличает их друг от друга:

Паровой котел нагревает воду до точки кипения для создания пара. После этого пар проходит через сеть труб к радиаторам вокруг вашего дома. С другой стороны, водогрейный котел нагревает воду до тех пор, пока она не станет достаточно горячей. Затем он проталкивает горячую воду через аналогичную сеть труб к радиаторам. Когда пар конденсируется или вода остывает, она возвращается в котел и повторно нагревается.

Энергопотребление

Как паровые, так и водогрейные котлы обеспечивают энергоэффективность, но по-разному. Паровой котел использует больше энергии для кипячения воды, но использует меньше энергии для передачи тепла. Водогрейный котел использует меньше энергии для создания горячей воды, но больше энергии при передаче тепла. Поскольку паровые котлы настолько эффективны при передаче тепла, их часто используют при экстремальных холодах или в старых или недостаточно изолированных домах. Во многих коммерческих и промышленных зданиях также используются паровые котлы.

Многие из современных водогрейных котлов считаются более эффективными, чем паровые, поскольку они оснащены насосами для циркуляции. Тем не менее, вы все еще можете найти некоторые паровые котлы, которые столь же (или даже более) эффективны, чем водогрейные. Эффективность каждого котла зависит от его производителя, источника тепла, размера и многого другого.

Вспомогательные детали

Как и в любой системе отопления, паровые и водогрейные котлы различаются по количеству необходимых вспомогательных деталей. Как мы упоминали выше, водогрейный котел использует насос для циркуляции горячей воды по дому и обратно в систему. Паровой котел, однако, не нуждается в насосе, потому что пар естественным образом заполняет трубы и естественным образом возвращается в систему (под действием силы тяжести). Для работы водогрейных котлов также требуется несколько других принадлежностей:

• Регулятор температуры воды
• Регулятор давления воды
• Обратный клапан
• Автоматические или ручные воздухоотводчики
• Расширительный бак
• Циркуляционный насос

Если какая-либо из этих частей выйдет из строя или выйдет из строя, это может увеличить расходы на техническое обслуживание вашего водогрейного котла. При сравнении котлов это следует учитывать.

Стоимость

Поскольку обе эти системы являются котлами, их установка обычно стоит примерно одинаково. Когда вы пытаетесь выбрать между паровым котлом и водогрейным котлом, вам необходимо учитывать стоимость вашего топлива (газ, электричество, нефть и т. д.), стоимость системы, возможные налоговые льготы и другие детали.

Вас интересует паровой или водогрейный котел для дома? Поговорите с нашими экспертами по отоплению сегодня. Мы можем помочь вам выбрать между ними.

Эта запись была размещена в рубрике «Как это работает» с тегами: котел, эффективность, энергия, тепло, нагреватель, техническое обслуживание, трубы.

Разница между паровыми котлами и водогрейными (гидронными) котлами

Хотя паровые и водогрейные котлы работают по схожим принципам, паровые котлы более мощные. Обе системы отопления включают нагрев воды или создание пара путем сжигания топлива. Нагретая вода подается по трубопроводу котла с помощью насоса, в то время как пар производится и переносится конвекцией по трубопроводу.

Продолжайте читать, чтобы узнать о существенных различиях между паровыми и водогрейными котлами:

Отличие 1: Точки нагрева

Паровые котлы имеют более высокую температуру нагрева, поэтому они способны производить больше БТЕ на единицу площади поверхности.

Отличие 2: Уровни воды и циркуляция

Водогрейные котлы должны поддерживать надлежащее давление воды во всей системе, в то время как паровые котлы не имеют такого же требования, вода должна быть только в котле. Кроме того, водогрейные котлы нуждаются в электрическом насосе для перемещения горячей воды. Паровые насосы не нуждаются в этом компоненте из-за естественной конвекции пара в трубы.

Разница 3: Стоимость установки котла

Стоимость внедрения обеих систем в Гранд-Рапидс, штат Мичиган, почти одинакова. Однако разница зависит от требуемого размера и эффективности.

Отличие 4: Безопасность и эффективность

В целом водогрейные котлы безопаснее и эффективнее паровых. Поскольку паровые котлы не используют насосы для улучшения циркуляции тепла, они могут быть менее эффективными для отопления дома.

Паровые котлы

В системе паровых котлов вода, нагретая в котле, превращается в пар. Затем пар проходит через радиаторы, чтобы обогреть ваш дом.

Несмотря на то, что между водогрейными и паровыми котлами существует много общего, между ними есть некоторые ключевые различия. Эти различия включают различные компоненты, присутствующие в разных системах. К паровым котлам относятся:

Паровые клапаны

Паровые клапаны расположены на радиаторах и выпускают воздух в трубы, освобождая место для пара. Если рядом с паровым клапаном скопился кальций, это может привести к утечке пара.

Отключение при низком уровне воды

Отключение при низком уровне воды требуется по коду и отключает горелку парового котла, если уровень воды в котле становится слишком низким.

Мерное стекло

Мерное стекло показывает уровень воды внутри парового котла. Нормальный уровень воды обычно находится в центре стакана. Однако уровень воды в стакане будет слегка колебаться, когда горелка работает.

Клапан сброса давления

Предохранительный клапан действует как предохранительный механизм, предотвращающий избыточное давление в системе парового котла.

Регулятор ограничения пара

Регулятор ограничения пара также известен как инструмент давления. Это устройство отключает горелку при достижении достаточного давления пара.

Автоматическая подача воды

Автоматическая подача воды — это дополнительное устройство, которое автоматически добавляет воду в паровой бойлер, когда уровень слишком низкий. Даже если в вашей системе есть автоматическая подача воды, вам все равно следует регулярно контролировать уровень воды в паровом котле.

Преимущества паровых котлов

Рассмотрим преимущества паровых котлов перед другими системами отопления.

Простота установки и обслуживания

После установки паровой котел может эффективно работать в течение нескольких десятилетий без особого обслуживания. Если вы ремонтируете свой старый дом в Гранд-Рапидс, штат Мичиган, система парового котла — это гарантия того, что трубы и котел могут поддерживать любые новые дополнения.

Кроме того, здания можно переоборудовать для размещения паровых котлов без чрезмерных затрат. Учитывая эту низкую начальную стоимость, домовладельцы, инвестирующие в паровой котел, могут пожинать плоды в течение десятков лет.

Экономия затрат на электроэнергию

Хотя паровые и водогрейные котлы энергоэффективны, они эффективны по-разному. Это несоответствие существует потому, что паровые котлы используют энергию для кипячения воды и используют меньше энергии при передаче тепла.

Таким образом, паровые котлы часто используются в экстремально холодных условиях или в плохо изолированных или старых домах. Кроме того, во многих исторических домах в центре города Гранд-Рапидс, штат Мичиган, есть паровые котлы

9.0055 Водогрейные котлы

В водогрейном котле нагретая вода из котла направляется циркуляционным насосом через радиаторы, плинтусы или излучающие трубы. Водогрейные котлы позволяют разделить систему на отдельные зоны вашего имущества. Эта функция зонирования обеспечивает комфортное, эффективное и доступное отопление.

Лучистое отопление, которое является одной из старейших форм водяного отопления, снова набирает популярность благодаря своей теплоте и эффективности. Кроме того, достижения в области технологий сделали трубы лучистого отопления более доступными и долговечными.

Пластиковые трубы, которые являются наиболее экономичным выбором трубопроводов, позволили владельцам собственности отапливать свои стены, полы, подъездные пути и бассейны с помощью гидравлики.

Благодаря своей гибкости водогрейные (водяные) котлы могут распределять горячую воду через:

• Радиаторы
• Плинтусы
• Вентиляционные отверстия
• Конвекторы

Эти опции упрощают отопление помещений любого типа.

Преимущества водогрейных котлов

Водяное отопление позволяет обогреть каждую часть вашего дома до желаемой температуры с помощью компактной и энергоэффективной системы. Некоторые из конкретных преимуществ отопления с помощью водогрейного котла включают в себя:

Варианты зонирования и гибкости

С системой водогрейного котла домовладельцы могут комбинировать и сочетать тепловые приборы. Таким образом, вы можете иметь водяные плинтусные радиаторы или обогреватели в своей гостиной, водяные лучистые полы на кухне и принудительное воздушное отопление в остальной части вашего дома. Вы даже можете добавить дополнительные варианты отопления, такие как водяные полотенцесушители.

Кроме того, вы можете легко распространить водяное отопление на новое помещение, например, на готовый подвал, чердак или гараж. Подобное расширение системы отопления экономит место, поскольку вам не нужно прокладывать воздуховоды по полу и потолку, чтобы добраться до других частей вашего дома в Гранд-Рапидс, штат Мичиган.

Дополнительно зонирование удобно с водогрейными котлами, так как можно использовать отдельный водонагреватель для каждой комнаты. Вы также можете использовать разные излучатели в разных частях дома, чтобы точно установить уровень тепла в каждой комнате.

Если вы решите использовать водогрейный котел для регулярного использования горячей воды, вы освободите место, которое занимал бы водонагреватель.

Надежность и эффективность

Водогрейные котлы так же эффективны или даже более эффективны, чем традиционные воздухонагреватели. Если в вашем доме используется более старый нагреватель с принудительной подачей воздуха и водонагреватель, установка водогрейного котла позволит вам заменить оба прибора на высокоэффективную систему.

В дополнение к снижению ваших счетов за электроэнергию вы также можете иметь право на скидки в зависимости от энергоэффективности. Кроме того, вы можете выбрать модулирующий котел, который обеспечивает максимальную эффективность за счет изменения энергопотребления в зависимости от необходимого количества горячей воды.

Важная информация о гидравлических системах

Есть несколько важных сведений, на которые следует обратить внимание, если вы заинтересованы в системе гидравлических котлов.

Во-первых, вашему дому понадобится газовая линия, достаточно большая, чтобы обеспечить бойлер. Затем вам также понадобится источник электроэнергии для питания органов управления котла и зажигания. Кроме того, вам понадобится достаточно места, чтобы вывести котел на улицу.

Водяные системы также более экономичны в установке, если в вашем доме уже есть бойлер. Новая система принудительной вентиляции стоит меньше, чем комбинированный котел.

Если вы ищете систему отопления для новостройки, водяная система с обычной системой кондиционирования, скорее всего, будет стоить меньше, чем теплый пол с бесканальной системой кондиционирования.

Гидравлические системы оптимальны для всех домов. Все котлы имеют конвекционный нагрев, который повышает комфорт и минимизирует холодные точки.

В целом, водяные системы отопления — отличный выбор, если вы хотите жить в энергоэффективном доме и хотите, чтобы система была исключительно адаптируемой и надежной.

Обратитесь к местным специалистам по установке котлов

В отделе отопления, охлаждения и водопровода Lake Michigan мы устанавливаем комбинированные котлы, бытовые котлы, модернизированные котлы, системы напольного отопления и системные котлы.