Паровые котлы

 

Водотрубные котлы.

 
       Водотрубный котел был разработан в связи с непрерывно растущими требованиями повышения паропроизводительности и давления пара. Дело в том, что, когда пар и вода повышенного давления находятся в трубе не очень большого диаметра, требования к толщине стенки оказываются умеренными и легко выполнимыми. Водотрубные паровые котлы по конструкции значительно сложнее газотрубных. Однако они быстро разогреваются, практически безопасны в отношении взрыва, легко регулируются в соответствии с изменениями нагрузки, просты в транспортировке, легко перестраиваемы в проектных решениях и допускают значительную перегрузку. Недостатком водотрубного котла является то, что в его конструкции много агрегатов и узлов, соединения которых не должны допускать протечек при высоких давлениях и температурах. Кроме того, к агрегатам такого котла, работающим под давлением, затруднен доступ при ремонте. Водотрубный котел состоит из пучков труб, присоединенных своими концами к барабану (или барабанам) умеренного диаметра, причем вся система монтируется над топочной камерой и заключается в наружный кожух. Направляющие перегородки заставляют топочные газы несколько раз проходить через трубные пучки, благодаря чему обеспечивается более полная теплоотдача. Барабаны (разной конструкции) служат резервуарами воды и пара; их диаметр выбирается минимальным во избежание трудностей, характерных для газотрубных котлов (см. выше). Водотрубные котлы бывают следующих типов: горизонтальные с продольным или поперечным барабаном, вертикальные с одним или несколькими паровыми барабанами, радиационные, вертикальные с вертикальным или поперечным барабаном и комбинации перечисленных вариантов, в некоторых случаях с принудительной циркуляцией.

 

 

 
Рис. 2. ПРОДОЛЬНЫЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ВОДОТРУБНЫЙ ПАРОВОЙ КОТЕЛ. 1 - подвод топлива и воздуха; 2 - огнеупорная  топочная камера; 3 - водяные трубы; 4 - передний коллектор (пароводяная смесь); 5 - первый проход; 6 - второй проход; 7 - третий проход; 8 - направляющие перегородки; 9 - дымовой короб; 10 - дымоход к дымовой  трубе; 11 - задний коллектор (вода); 12 - слив; 13 - вход воды; 14 - выход пара; 15 - сепаратор  пара; 16 - барабан; 17 - водомерное стекло; 18 - пар; 19 - пароводяная смесь.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принцип работы парового котла.

Паровой котел представляет собой емкость, в которой вода нагревается и  преобразуется в пар. Сердце агрегата – это теплообменник. В нем  вода перед подачей в котельную  установку подогревается газами, выходящими из нее.

Принцип работы парового котла прост. В его  основу положен теплообмен дымовых  газов, пара и воды. По способу передвижения теплообменивающихся сред котлы подразделяют на две группы: жаротрубные и водотрубные агрегаты. Жаротрубный котел работает по следующему принципу: нагретый газ движется по трубам, а нагреваемая вода размещается вне труб. В водотрубных паровых устройствах теплоноситель, то есть вода, передвигается по трубам. Нагрев труб в свою очередь происходит от внешних дымовых газов, которые доводят воду до состояния кипения.

Паровой котельный агрегат состоит из цилиндров, то есть сосудов и труб разного диаметра. Цилиндры соединены  между собой с помощью вальцовки  или сварки. Помимо цилиндров в  состав котла входят коллекторы, барабан  и трубы. Для работы парового котла  обязательно наличие топки, в  которой происходит сжигание топлива. Выделенная тепловая энергия по системе  трубок передается воде. Вода испаряется и превращается в пар. Водяные  пары проходят через паросепаратор, расположенный в верхнем барабане котельной установки. В паросепараторе пар очищается от капелек воды. Сухой пар по паропроводу поступает к потребителю или направляется в пароперегреватель, в котором при неизменном давлении нагревается до более высокой температуры.

Котельные паровые агрегаты в зависимости  от принципа движения в них пара и воды классифицируют на котлы с  принудительной и естественной циркуляцией. В установках с принудительной циркуляцией  движение теплоносителей осуществляется с помощью специальных насосов. В паровых котлах второго типа циркуляция происходит по принципу перепада плотностей воды и пара.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эксплуатация паровых  котлов.

Надзор за паровыми котлами. Опасность, представляемая взрывами Паровых котлов, вызвала установление правительственного за ними надзора. Обязательно испытание сопротивления стенок котла: 1) после изготовления его на заводе; 2) по установке его на месте; 3) после продолжительной остановки его действия. Установлены также периодические осмотры котлов, наружные и внутренние. Каждый котел должен быть снабжен предохранительными аппаратами: манометрами, предохранительными клапанами, водомерными трубками, индикаторами уровня воды, а в некоторых странах — и предупреждающими свистками. Уход за паровиками и содержание предохранительных аппаратов в исправности подлежит регламентации и наблюдению со стороны агентов правительства. Наиболее действительным средством к предупреждению взрывов является тщательный периодический осмотр внутренних стенок котла, обнаруживающий места начинающегося разъедания металла. Во Франции, Германии, Австрии правительственный надзор восполняется, а в Англии (где правительственный надзор установлен лишь по отношению к паровикам пассажирских пароходов) заменяется надзором "ассоциации владельцев паровых котлов". В члены таких ассоциаций поступают добровольно владельцы паровиков данного района; каждый член вносит ежегодно установленную общим собранием ассоциации плату с каждой единицы поверхности своих паровиков, за что имеет право на осмотр его паровиков специальными техниками ассоциации. Ассоциации содержат лаборатории, при которых подготовляются специалисты по изучению котлов. В Англии, а отчасти и в Германии ассоциации принимают на себя и страхование от взрывов. В Германии паровики членов ассоциации по надзору за паровыми котлами могут быть освобождены от правительственной инспекции. В Англии до учреждения ассоциации считался один взрыв на 2000 котлов в год, некоторые ассоциации в короткое время уменьшили у себя число взрывов до 1 на 6500. В Германии правильная статистика взрывов установлена с 1877 г. и дает следующие данные (статистика эта не обнимает локомотивов и П. котлов военного и военно-морского ведомств):

 

 

В России надзор за паровыми котлами установлен законом 1843 г., пересмотренным в 1873 г. Ныне действующий закон 8 июня 1889 г., определив, на какие именно учреждения возлагается надзор за котлами, указав, что надзор этот распространяется на все котлы, за исключением лишь находящихся на военных паровых судах, и установив уголовную ответственность за нарушение закона и издаваемых на основании его технических правил, само издание этих правил, в видах согласования их с беспрерывными успехами техники, предоставил министру финансов, по соглашению с министрами внутренних дел, земледелия, путей сообщения и управляющим морским министерством.

Под взрывом парового котла  понимается такое нарушение целостности  его стенок, при котором происходит мгновенное понижение внутреннего  давления до величины внешнего. При  взрыве происходит мгновенное испарение  воды, находящейся в котле под  давлением и нагретой до температуры  свыше 100 С, поскольку вследствие нарушения  целостности стенок котла давление в нем понижается до атмосферного. При мгновенном испарении воды образуется огромное количество пара (1 л воды, переходя в пар, увеличивается в  объеме примерно в 1700 раз), что и является причиной больших разрушений. Таким  образом, опасен не пар, находящийся  в паровом пространстве котла, а  готовая в любое мгновение  испариться, нагретая до температуры  более 100°С вода, обладающая громадным  запасом энергии.

Аварии  паровых котлов могут возникнуть из-за недостатка в них воды, неисправности  питателей и водоуказательных приборов, плохого знания правил техники безопасности кочегарами или слабой производственной дисциплины.

При недостатке воды в паровом котле  происходит размягчение металла  топочной части, в стенках котлов могут образоваться выпучины, которые приводят к разрыву стенки.

Представляет  опасность образование и скопление  накипи на отдельных элементах котла, которое наблюдается при нерегулярной чистке котлов. По этой причине может  образоваться выпучина и возможен разрыв. При попадании воды на перегретую до красного калeния стенку котла мгновенно образуется пар. Возникающее при этом на ограниченной перегретой и размягченной поверхности стенки котла высокое давление может вызвать ее разрыв.

 

Используемая литература.

1. Зах Р.Г. Котельные установки: учебник для ВУЗов / Р.Г. Зах. – М.: Энергия, 1968г. – 352с.: ил. 
   
2. Щеголев М.М. Котельные установки: учебник для ВУЗов / М.М. Щеголев, Ю.Л. Гусев, М.С. Иванова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1972г. – 384с.: ил. 
   
3. Антонов А.Я. Прямоточный котел / А.Я. Антонов // Большая Советская энциклопедия. В 30 т. Т. 21. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Советская энциклопедия, 1975г. – С. 178-179. 
   
4. Холодовский Г.Е. Паровой котел / Г.Е. Холодовский // Большая Советская энциклопедия. В 30 т. Т. 19. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Советская энциклопедия, 1975г. – С. 223-224.