Categorie

Știri Pe Săptămână

1 Pompe
Efectuarea unui cuptor cu ulei
2 Pompe
Stovax Grate
3 Combustibil
Instalarea cuptoarelor cu scheme de mâini proprii
4 Pompe
Cel mai economic încălzitor pe care trebuie să-l oferiți
Principal / Cazane

Cazane cu debit direct


Cazanele cu abur sunt echipamente specializate pentru producerea de abur din lichide, în principal din apă. Aburul este utilizat în diferite domenii ale sistemelor de producție, energie și încălzire, de exemplu pentru încălzirea clădirilor industriale, instituții care se află în condiții climatice dure. Utilizarea aburilor este justificată în timpul măsurilor de dezinfectare în instituțiile medicale. În funcție de sarcini, există instalații industriale de producere a aburilor și cazane destinate sarcinilor casnice. Aceste unități pot lucra pe diferite surse de energie termică. Există dispozitive care generează aburi prin eliminarea căldurii excesive obținută din instalații industriale mari. Alegerea echipamentului de generare a aburului trebuie să se bazeze pe cunoașterea principiilor de funcționare a acestor dispozitive și a clasificării acestora.

conținut

Cazan de abur, pentru ce este?

În funcție de destinație, cazanele cu abur sunt utilizate în anumite zone în care utilizarea aburului este necesară pentru a se conforma ciclului de producție tehnologică sau în cazul anumitor proiecte de sisteme de încălzire.

Aparat pentru cazan de abur

Echipamentul care generează abur este împărțit în următoarele tipuri:

  • cazane de abur în scopuri energetice (utilizate în centralele electrice pentru a conduce turbine care generează energie electrică);
  • cazane de abur de tip industrial (generare abur pentru operațiuni tehnologice în producție);
  • echipamente pentru cazanele cu abur destinate instalațiilor de încălzire, spălare, dezinfecție;
  • utilizarea cazanelor care produc abur prin preluarea căldurii din gazele de ardere supraîncălzite rezultate din producția în metalurgie și în industria chimică.

Cazan de abur tip industrial

În domeniul energetic, se folosesc cele mai puternice dispozitive, producând până la 5000 tone de abur pe oră la o presiune de aproximativ 280 kgf / cm2. Aburul este supraîncălzit la o temperatură de 500 ° C, după care intră în unitățile turbinelor, unde are loc transformarea energiei termice în energie mecanică.

În unele instituții, este avantajos să se utilizeze un cazan cu aburi care să asigure încălzirea clădirii și să servească pentru a furniza abur la facilitățile de spălătorie. Uneori sunt instalate generatoare de abur acolo unde este posibilă utilizarea gazelor de înaltă temperatură, această soluție economisește cantități semnificative în timpul perioadei de încălzire.

Cazanele cu abur și principiul funcționării au diferențe semnificative față de sistemele de încălzire a apei. Lucrarea unităților de producere a aburului se bazează pe încălzirea apei și transformarea ulterioară în abur. Încălzirea se efectuează cu ajutorul căldurii provenite din arderea materialelor combustibile, cele mai des folosite gaze naturale sau cărbune. Emisia de abur a cazanului are loc întotdeauna sub presiune și, în funcție de destinație, valoarea variază într-o gamă largă și poate varia de la 1 kgf / cm2 la câteva sute de kgf / cm2.

Sistemul de funcționare a cazanului cu abur

Cum să dai seama care este mai bine o sobă de fontă un șemineu lung de ardere? Totul poate fi aici.

Echipamentele moderne sunt mai sigure, datorită utilizării unor astfel de scheme de proiectare a cazanelor, în care formarea aburului are loc în volume mici, dar la viteză mare, adică nu se acumulează mase semnificative ale stării de vapori a apei. Cu toate acestea, siguranța instalațiilor de abur depinde de controlul parametrilor de presiune și temperatură și de nivelul de automatizare care depozitează excesul de abur și oprește încălzirea în caz de urgență.

Diferențele și tipurile de echipamente de abur

În ciuda faptului că principiul funcționării tuturor cazanelor se bazează pe transferul căldurii de combustie a substanțelor combustibile în apă pentru trecerea la starea de vapori, abordarea constructivă în unitățile generatoare de abur este diferită.

Principalele tipuri de echipamente:

  • cu metoda conductei de gaz de producere a aburului;
  • cu metoda tubului de apă.

Cazanele cu gaz sunt prevăzute cu abur în modul următor. Țevile sunt construite în corpul cilindric al cazanului, în care are loc arderea sau trec gazele fierbinți. Căldura este transferată din aceste conducte în apă, care apoi se transformă în abur. Aceste unități sunt subdivizate în cazane cu tuburi de incendiu sau de fum. Tipul de flacără presupune procesul de combustie a combustibilului direct în țeavă, în acest scop, la intrarea acestuia este instalat un arzător cu un compresor care permite arderea combustibilului uniform pe toată lungimea țevii. În tuburile de fum nu are loc arderea și căldura este transferată în apă prin furnizarea de gaz încălzit (produse de combustie). Acesta este, teoretic, procesul de utilizare a căldurii în exces a produselor de ardere. Procesul de evaporare are loc în partea superioară a cilindrului, iar aburul acumulat este descărcat treptat în linie printr-o valvă de by-pass calculată pentru presiunea necesară.

Cazan cu aburi cu gaz

În cazul cazanelor cu gaz, formarea de abur direct în corpul dispozitivului în sine, datorită acestui fapt, capacitatea cazanului este acumulatorul unei cantități mari de abur sub presiune excesivă. Acest fapt limitează caracteristicile de putere ale agregatelor, deoarece în cazul generării de abur cu presiune înaltă este posibilă ruperea vasului agregat și eliberarea instantanee a unei mase mari de substanțe vapori. Puterea cazanelor cu gaz este limitată la aproximativ 400 kW, presiunea de lucru nu depășește 10 kgf / cm2.

Generatoarele de abur cu tuburi de apă au principiul opus de funcționare. În ele, căldura de combustie a combustibilului este transferată la țevile la care este localizată apa, ca urmare a căderii și trecerii la starea de vapori. Localizarea țevilor de încălzire și metoda de circulare a apei prin ele depind de caracteristicile de proiectare.

Cele mai comune scheme de generatoare de abur cu tuburi de apă:

Drumul diagramei

Dispozitivele cu tambur pot fi orizontale sau verticale, constând dintr-o cameră de incendiu, deasupra căruia sunt legături de țevi care se extind în tambur, acumulând aburul finit. Căldura de combustie a combustibilului este transferată în țevi, se formează abur saturat, apa separată de tambur se întoarce la țevi. Fluidul care trece prin ele poate să apară de până la 30 de ori și depinde de tipul de agregate. Cazanele naturale de circulație a apei funcționează pe principiul creșterii straturilor de apă încălzită și sunt considerate mai puțin productive. În cazul generatoarelor de tuburi cu apă de circulație, numărul de curse este redus, iar producția aburului finit crește, în timp ce pentru a asigura viteza de vaporizare este nevoie de mai mult combustibil. Proiectul cazanului poate fi orizontal sau vertical. În structurile orizontale, un tambur este utilizat pentru a primi aburi, iar în soluții verticale sunt permise mai multe tobe.

Cilindru de tambur cu o metodă de producere a aburului

Proiectele moderne includ instalarea de ecrane de radiație în incintă, permițând alegerea tipului de energie radiantă în timpul arderii și producerea în plus a aburului. Aranjamentul geometric al țevilor din carcasa cazanului afectează direct viteza de încălzire și vaporizare, economisind astfel combustibil.

Pentru a produce abur supraîncălzit la temperatura dorită, este instalat un supraîncălzitor. Designul său seamănă cu o conexiune cu fascicul de țevi, numai cu aburi saturate, iar la ieșire se lasă într-o stare supraîncălzită. Încălzirea este de asemenea gaze de ardere.

Diagrama fluxului direct

Unitatea complexă de generare a aburului conține un separator special a cărui sarcină este îndepărtarea componentei lichide a amestecului de vapori. Acest lucru este esențial pentru consumatorii care necesită o alimentare cu abur uscată. Conținutul fazei lichide a apei împiedică transferul de căldură și poate conduce la efecte de condensare la nodurile liniei principale, drept urmare există riscul unui șoc hidraulic în sistem.

Circuitul cazanului cu debit direct cu o metodă de producere a aburului cu abur

Cazanele cu tuburi de apă, spre deosebire de cazanele cu tuburi de gaz, necesită un tratament atent al apei, deoarece în timpul vaporizării, depunerea de sare poate să apară pe suprafața interioară a țevilor. Acest lucru duce la performanțe slabe sau la situații de urgență datorate arderii. Tratarea apei implică îndepărtarea oxigenului dizolvat și înmuierea apei cu substanțe chimice speciale. Când funcționează boilerul într-o buclă închisă, de exemplu într-un sistem de încălzire, apa este tratată o dată. Dacă se prevede colectarea continuă a aburului finit, alimentarea se face numai cu apă preparată.

Combustibilul pentru cazanele cu abur poate fi:

  • gaz natural;
  • cărbune;
  • combustibil diesel;
  • electricitate;
  • păcură;
  • energie atomică.

Boilerele de abur cu capacitate redusă utilizate pentru încălzirea diferitelor zone utilizează cel mai adesea gaze naturale, cărbune sau motorină.

Pentru care camere încălzirea cu aburi este potrivită?

Incălzirea cu abur este utilizată în anumite cazuri, în special atunci când se recomandă utilizarea energiei gazelor de ardere din orice producție. De regulă, zonele de producție (ateliere, ateliere, săli de utilități, garaje) sunt cel mai adesea încălzite.

Cazanele cu abur care funcționează pe cărbune, gaz sau motorină sunt instalate în acele încăperi în care trebuie să setați o anumită temperatură într-o perioadă scurtă de timp. Acest lucru se explică prin inerția scăzută a sistemelor de abur și eficiența ridicată a energiei termice. Aburul, pe lângă transferul căldurii sale, transferă energia termică latentă în timpul condensării sale, care a fost obținută în timpul procesului de evaporare. Adică energia termică este transmisă nu numai prin răcirea masei aburului, ci și datorită condensării sale.

În ce scopuri, ce norme și așa mai departe pot fi găsite în articol Aragazul aragazului pentru garaj.

Schema de încălzire în locuințe

Avantajele încălzirii cu aburi:

  • se pot utiliza radiatoare cu suprafață mai mică, datorită unei Δt mari;
  • realizarea rapidă a temperaturii necesare în încăpere;
  • volumul mic de apă condensată în conducta de retur permite utilizarea țevilor cu diametru mic;
  • capacitatea de a reduce costurile de încălzire cu posibilitatea de eliminare a gazelor de ardere în generatorul de abur.

dezavantaje:

  • incapacitatea de a regla temperatura radiatoarelor;
  • probabilitatea arderii la atingerea elementelor sistemului de încălzire (temperatura 120-130 ° C);
  • nivelul ridicat de zgomot al cazanelor cu aburi;
  • pierderile de căldură în autostrăzi.
  • Cazanele cu abur, specificațiile pentru funcționarea acestora, ar trebui selectate în funcție de sarcinile și de fezabilitatea financiară a utilizării lor.

Cazanul, prețul depinde de volum

Echipamentele generatoare de abur, în mod specific și în plus față de aplicațiile industriale și energetice, pot fi utilizate ca alternativă la încălzirea apei în încăperile nerezidențiale, cu cerințele de proiectare ale acestui sistem.

Principiul funcționării cazanului cu aburi (video)

În acest videoclip veți afla cum funcționează procesul cazanului cu abur.

Cazan pentru încălzire cu aburi

Un dispozitiv pentru producerea de abur la temperaturi ridicate este un cazan cu abur. Presiunea apei din cazan într-o stare gazoasă, mult mai mare decât cea atmosferică. Încălzirea apei se produce ca urmare a eliberării de energie termică datorată arderii oricăror combustibili. În ciuda faptului că în prezent cazanele cu aburi au modele diferite și pot fi utilizate atât în ​​scopuri industriale, cât și în scopuri casnice, aceștia au același principiu de funcționare.

Cel mai nou cazan cu două căi cu cuptor de mers înapoi

Principiul funcționării cazanului cu aburi

Toate cazanele cu abur funcționează pe același principiu al dispozitivului:

  • partea superioară a cazanului conține un rezervor de tip tambur, în care este alimentată forțat prin utilizarea unei pompe electrice;
  • din acest rezervor, apa curge printr-o conductă specială de ramificație într-un colector situat la baza dispozitivului;
  • de la colector la rezervorul superior există alte conducte care trec în zona de combustie a combustibilului (cuptorul cazanului).

Astfel, acest dispozitiv de generare a aburului poate fi comparat cu un sistem de recipiente de comunicație, în care un amestec încălzit de apă și abur are o densitate mai mică decât apa rece. Ca urmare a acestei diferențe, apa împinge în mod constant amestecul de abur-apă în partea superioară a dispozitivului, unde aburul este separat de apă folosind un separator.

Apoi, apa intră din nou în rezervor, iar aburul intră în conducta de abur, care este de asemenea localizată în zona de combustie a combustibilului. Ca urmare, apa în starea gazoasă este încălzită chiar mai mult, ceea ce duce la o creștere semnificativă a presiunii vaporilor. Acum caracteristicile aburului au atins parametrii doriti. Mai mult, poate fi utilizat fie pentru încălzirea spațiului, fie pentru rotirea turbinelor de diverse unități, inclusiv pentru generarea energiei electrice.

Cazan cu gaz industrial

Tipuri de cazane cu abur

Toate cazanele cu aburi pot fi clasificate în funcție de mai mulți parametri. De exemplu, după tipul de combustibil utilizat pentru funcționarea lor, boilerele se disting:

  • combustibil lichid;
  • gaze;
  • cărbune;
  • electrice;
  • gaz petrolier.

Și în funcție de ce au un scop, aceste dispozitive sunt împărțite în:

  • energie (astfel de cazane produce abur pentru a asigura funcționarea turbinelor centralelor electrice care generează energie electrică);
  • industriale (asigură funcționalitatea diferitelor sisteme în întreprinderile industriale);
  • reciclare (lucrul cu resurse secundare, de exemplu, arderea gunoiului în instalații speciale);
  • gospodărie (concepută pentru a lucra în sistemul de încălzire individuală).

Prin caracteristicile lor de proiectare, cele mai frecvente tipuri de cazane cu abur sunt:

  1. Conductă de gaz.
  2. Tub de apă.
  3. Statoreactor.
  4. Fonta fracționată.
  5. Block-transportabil.

Luați în considerare în detaliu.

Cazane pe gaz

Deși cazanele de acest tip sunt încă în funcțiune la diferite întreprinderi, ele au fost mult timp considerate depășite, deoarece sunt concepute pentru condiții de funcționare limitate la o presiune de lucru de 1 MPa și o putere care nu depășește 360 ​​kW. Și acest lucru nu este suficient pentru a asigura funcționarea normală a întreprinderilor moderne.

Dacă încercați să măriți capacitatea unui astfel de cazan, atunci este necesar, la etapa de proiectare, să stabiliți o grosime a peretelui care este incredibil de mare, ceea ce este economic neprofitabil.

Dacă nu, atunci cu o creștere a puterii cazan-tub poate exploda și o mare cantitate de abur fierbinte, eliberați încălcarea zidurilor de scurgere, va duce la consecințe catastrofale pentru oameni.

Cazane cu tuburi de apă

Acest design al cazanelor cu aburi este mai modern și, prin urmare, mai puternic și mai sigur. Totuși, astfel de cazane cu aburi au o structură mai complexă decât omologii lor de tuburi de gaz. Dar acest dezavantaj este acoperit de o serie de avantaje ale acestui design:

  • cazanele de acest tip au un timp scurt de încălzire la temperatura de funcționare;
  • ele sunt absolut opuse exploziei chiar și în cazul supraîncărcării cazanului;
  • astfel de dispozitive pot fi ușor reconfigurate pentru a lucra cu sarcini diferite;
  • acestea pot fi ușor transportate către locul de instalare.

Deoarece cazan dispozitiv complex de apă tub oferă partițiilor speciale ale sistemului și fasciculelor de țevi de evacuare, energia termică eliberată prin arderea combustibilului curge în mod repetat, în jurul aceluiași tub cu apă, care crește transferul de căldură și, prin urmare, randamentul cazanului.

Cazanele cu tuburi de apă, la rândul lor, sunt împărțite în:

  • Orizontal (în acest caz, rezervorul de tip tambur are un aranjament longitudinal sau unul transversal).
  • Vertical (cu dispozitivul cazanului poate conține nu numai 1, dar și mai multe butoaie de aburi).
  • Radiații, având în compoziție atât tamburi de abur situați orizontal și vertical, fie o combinație a acestora. Uneori, pentru o funcționare mai eficientă a acestor cazane de abur, poate fi aplicată și circulația forțată.

În plus, pentru a spori eficiența cazanului cu apă, foarte frecvent se folosesc ecrane de cuptoare speciale pentru a crește semnificativ eliberarea energiei termice în zona de combustie a combustibilului (astfel, eficiența cazanului cu abur crește foarte mult) reducând în același timp cerințele pentru caracteristicile de izolare termică a pereților.

Dispozitivul ecranului cuptorului este o serie de țevi distanțate unul de celălalt prin care curge apa. După încălzire, aburul din aceste țevi este alimentat în sistemul de abur comun al cazanului.

Cazane cu debit direct

Cazanul de abur de acest tip este capabil să funcționeze atât în ​​modul care nu depășește sarcina maximă admisă, cât și în modul în care presiunea aburului din cazan depășește în mod semnificativ valoarea maximă admisă. În cazanele de acest tip se utilizează pomparea forțată a apei prin țevi, care, ca urmare a unei singure treceri prin cuptor, se transformă în abur cu presiunea excesivă necesară pentru funcționarea turbinelor centralelor electrice care produc energie electrică. Astfel, cazanele cu flux direct care funcționează pe combustibil lichid, solid sau gazos extras din interiorul Pământului sunt operate în principal la centrale electrice foarte mari.

Secțiunea cazanului cu abur

Principalele avantaje ale acestui tip de cazane sunt:

  • o gamă foarte largă de condiții de lucru (de la sub-încărcare până la suprasarcină);
  • siguranța operațională;
  • timp scurt de la pornirea cazanului până la atingerea condițiilor sale de lucru;
  • reconfigurarea ușoară a cazanului de la un mod de funcționare la altul.

Cazane secționate din fontă

Aceste cazane sunt acum foarte utilizate pentru a lucra în sistemele de încălzire. Dispozitivul a primit numele de asemănare cu radiatorul de încălzire, deoarece este de asemenea asamblat din secțiuni separate din fontă. Astfel, acest design permite nu numai asamblarea rapidă a cazanului în locul instalării acestuia, dar și, dacă este necesar, dezmembrarea acestuia într-un timp scurt.

Sistemul bloc al unui cazan secționat vă permite să vă măriți puterea la valoarea dorită adăugând noi secțiuni din fontă. Dezavantajul acestui design este acela că, dacă aveți nevoie să înlocuiți una dintre secțiunile interne care nu au reușit, de exemplu, datorită formării fisurilor în el, va trebui să dezasamblați complet structura cazanului.

Avantajele acestor cazane:

  • timp mic de încălzire a cuprului de la pornire până la temperatura de lucru a aburului;
  • eficiență ridicată;
  • posibilitatea creșterii puterii cazanului.

Cu toate acestea, cazanul secționat mănâncă și dezavantajează:

  • Complexitatea reparației.
  • Secțiunile nu garantează funcționarea sigură a dispozitivului la presiuni ridicate (condiții maxime de funcționare: presiune - nu mai mult de 100 kPa, putere - nu mai mult de 200 kW, performanță - nu mai mult de 4,3 tone de abur pe oră). În aceste condiții, va fi necesară arderea a aproximativ 300 kg de cărbune de înaltă calitate în 1 oră în cuptor.

Boilere transportate în bloc

Pentru prima dată, astfel de cazane de abur au fost folosite în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, când trupele aveau nevoie de dispozitive care nu aveau doar dimensiuni mici, dar nu necesita o întreținere complicată.

Boiler modular pentru motorină

În prezent, cazanele de acest tip arată ca niște unități mobile mici, care includ nu numai unitatea de lucru, ci instrumentele necesare pentru pornirea și menținerea condițiilor de lucru în cazan.

Aceste dispozitive pot fi puse în funcțiune foarte repede de îndată ce se realizează toate conexiunile de comunicare necesare (apă, electricitate sau alimentare cu combustibil, coș de fum). Puterea modulelor moderne ajunge la câteva mii de kilowați, iar presiunea maximă de funcționare a aburului este de 9 MPa.

În ciuda faptului că proiectarea cazanelor diferă una de cealaltă prin sisteme de încălzire a apei, toate acestea (cu excepția celor electrice) utilizează o cameră specială de combustie a combustibilului - o incintă.

Cuptorul pentru cazanul cu abur

Cazanul cu aburi nu poate funcționa fără energie termică, care se eliberează la arderea combustibilului în cuptor.

Structurally, acest nod agregat constă din:

  • Celulele formate din conducte verticale, ale căror capete sunt atașate la tobe de tip colector, având un diametru mic. Aceste tobe fac parte din întregul sistem de cazane cu abur circulant.
  • Piele refractară termoizolantă atașată la exteriorul cuștii.
  • Caramizi speciale de turnare, care acoperă suprafața din spate a tuburilor de colivie. Acest design al cuptorului nu reține cenușă și zgură.

Recent, totuși, din ce în ce mai mulți consumatori care utilizează cazane cu abur în sistemele individuale de încălzire preferă cazanele electrice.

Cazane electrice

Acest tip de boiler cu aburi este caracterizat prin:

  • ușurința utilizării;
  • economie;
  • protecția mediului;
  • munca tăcută.

În plus, un astfel de cazan este mult mai simplu decât dispozitivele similare care utilizează combustibil solid sau lichid. Cazanele electrice nu necesită curățarea constantă a cenușii sau a zgurii, iar combustibilul în sine nu necesită pregătire suplimentară specială. Astfel, veți economisi bani care ar fi fost cheltuite pentru livrarea de combustibil în casa dvs. și care ar fi fost cheltuite pentru depozitarea echipamentelor pentru combustibil.

Prin proiectare, cazanele electrice sunt împărțite în:

  1. Aparate de acțiune directă. Ei folosesc apa ca un conductor de curent electric, care este încălzit în conformitate cu legea Joule-Lenz.
  2. Dispozitive de acțiune indirectă. În ele, de exemplu, elementele de încălzire sunt utilizate ca elemente de încălzire.

Cu toate acestea, dacă vorbim despre prețul cazanelor de abur de orice tip, atunci este destul de mare. Acest fapt provoacă dorința unor consumatori (în special în zonele rurale) de a crea un astfel de dispozitiv cu propriile mâini. Să luăm în considerare, este posibil să facem acest lucru în principiu?

Efectuați un cazan cu aburi cu propriile mâini

Cazanul cu aburi este un dispozitiv de pericol crescut în casă. La urma urmei, conține presiune de vapori excesivă, care poate duce la o explozie a cazanului, la temperaturi înalte și la foc deschis, ceea ce poate duce la un incendiu.

De aceea, pentru cazanul de casă în casă, vor fi necesare:

  • calcule corecte;
  • materiale de înaltă rezistență la căldură;
  • diverse instrumente și echipamente.

Nu uitați de diferitele sisteme de comandă cu care trebuie echipată cazanul pentru a asigura funcționarea sa în siguranță.

Să presupunem, teoretic, că ai tot ce ai nevoie pentru a-ți face singur un cazan cu abur. Apoi ordinea de lucru va fi după cum urmează:

  1. Decideți asupra dimensiunilor cazanului viitor și a sarcinii sale funcționale.
  2. Găsiți desene gata făcute ale unui astfel de dispozitiv care este pe deplin compatibil cu datele sursă.
  3. Revedeți cu atenție toată documentația și înțelegeți nuanțele legate de crearea unui cazan.
  4. Achizitionati consumabilele necesare: tabla de otel cu grosimea de 1 mm; oțeluri din oțel inoxidabil, ale căror diametru este cuprins între 100 mm și 120 mm; tuburi din oțel inoxidabil cu un diametru de 10 mm până la 30 mm.
  5. De la o țeavă de oțel cu diametrul de 100 mm este necesar să se taie douăsprezece bucăți de țevi care vor fi folosite ca tuburi de fum. De la 120 mm dintr-o țeavă este necesar să se facă o conductă de încălzire. Lungimea tuturor tuburilor depinde de dimensiunile cazanului. Tabla de oțel este utilă pentru fabricarea pereților și a pereților etanși.
  6. Tuburile de fum și tuburile de flacără sunt introduse în găuri speciale cu diametrul adecvat, care se execută pe pereții cazanului.
  7. După aceea, capetele tuburilor de fum trebuie să fie arse și sudate la baza cazanului, folosind sudarea cu argon.
  8. Prin sudare, totuși, fixați un colector pe corpul cazanului pentru a colecta abur și o supapă de siguranță pentru a scuti automat presiunea în exces în cazan. Cazanul dvs. poate funcționa cu o presiune maximă de 4 până la 6 kg / cm2!
  9. Izolați cazanul finit pentru a crește eficiența cu azbest de tip foaie.
  10. Asigurați instalația fină de abur cu o varietate de cleme.
  11. Baza cazanului cu abur poate fi o bucată mică de țeavă de oțel cu diametrul de 120 mm. Cu toate acestea, grosimea peretelui unei astfel de țevi trebuie să fie de cel puțin 2,5 mm.

Pe baza acestui fapt, nu cred că veți reuși. Prin urmare, nu vă pierdeți timpul și banii, ci pur și simplu vizitați un magazin specializat și achiziționați un dispozitiv de încălzire gata care vă convine la un preț, tipul de combustibil utilizat și funcționalitate.

În partea finală, aș dori să acord puțină atenție caracteristicilor funcționării cazanului.

Boilerele proprii, principiul dispozitivului și calculul echipamentului

Caracteristicile funcționării

Funcționarea cazanelor cu abur necesită tratament amănunțit al apei, curățarea regulată a cuptorului și controlul funcționării dispozitivului.

  1. Pregătirea apei utilizate în boilere. În fiecare apă, într-o măsură mai mare sau mai mică, sunt prezente săruri minerale, care, ca urmare a încălzirii, formează scară pe suprafețele cazanului. Ca rezultat, nu numai că transferul de căldură al combustibilului ars în apă se deteriorează (eficiența cazanului scade drastic), dar și depresurizarea țevilor ca urmare a arderii acestora. Prin urmare, înainte de a furniza apă la cazan, acesta este curățat de săruri prin adăugarea de reactivi speciali, de exemplu zeolitul de sodiu. De asemenea, este necesar să se elimine oxigenul dizolvat în apă, deoarece promovează coroziunea conductelor.
  2. Îndepărtarea cenușii pe pereții exteriori ai cuptorului trebuie efectuată periodic (pe măsură ce se acumulează).
  3. În prezent, funcționarea cazanelor cu aburi se realizează prin sisteme automate construite pe circuite electronice semiconductoare. La domiciliu, funcționarea cazanului (pornirea, oprirea și reglarea consumului de combustibil) este controlată manual.

Astfel, cazanele cu abur sunt capabile să furnizeze căldură, apă caldă și electrică (aceasta este o CHP) întreaga blocuri de clădiri rezidențiale și pot lucra în ferme individuale. În ultimul caz, veți putea să faceți acest lucru singur, deoarece nu depindeți de sistemul de încălzire centrală și de alimentarea cu apă caldă, setați timpul de funcționare al cazanului și condițiile de temperatură.

Acest lucru vă va permite să reduceți în mod semnificativ costul încălzirii și apei calde. În același timp, aceste dispozitive sunt ușor de operat și necesită o intervenție umană minimă. Și încă coppers sunt dispozitive foarte sigur, deoarece acestea sunt echipate cu sisteme speciale de prevenire a situațiilor de urgență!

Cazan cu debit direct

Principiul acțiunii sale se bazează pe evaporarea completă a apei, care are loc în timpul curgerii sale directe prin suprafața de evaporare. Pompa de alimentare alimentează economizorul și apoi cuvele și bobinele care se află în cuptor. Aceste bobine și tuburi sunt suprafețe de evaporare. În ele, apa se evaporă, iar când părăsesc bobinele, reziduul se evaporă și se produce supraîncălzirea aburului. Conținutul de vapori de apă atinge 95%. Aceasta este o zonă de tranziție cu solicitare termică ridicată, iar bobinele sunt uneori situate nu în cuptorul însuși, ci în conductele de gaze. Încălzirea finală a aburului are loc după zona de tranziție din reîncălzitoare (radiație sau convectivă). În cazanul cu flux direct nu există nici un tambur și nici un furtun, ceea ce economisește metalul din producție și face ca aplicația să fie rentabilă. Dar în apa care funcționează în cazanul cu debit, există diferite săruri care se depun pe suprafața interioară a țevilor de bobină și pe lamele rotorului turbinei, unde cad cu abur. Aceasta reduce eficiența turbinei. Pentru a reduce într-un fel acest impact, apa este supusă unui tratament special cu apă. Un dezavantaj semnificativ al cazanului cu o singură trecere este consumul mare de energie necesar pentru funcționarea pompei de alimentare. Pentru a utiliza cazanele cu flux direct în centrale termice, apa necesită curățare chimică suplimentară, ceea ce crește costurile. Prin urmare, cazanele cu flux direct la centralele de condensare sunt mai eficiente, deoarece sunt deja alimentate cu apă desalinizată. Primul cazan cu flux direct în Rusia a apărut în 1932. A fost încă o versiune experimentală, proiectată în Biroul de Construcții cu boilere cu debit direct. Designer - L. K. Ramzin. Acest prim cazan avea bobine orizontale, productivitatea aburului - 3,6 t / h, presiunea aburului - 14,1 Mn / m 2. Primul cazan industrial cu flux direct a fost construit în Rusia în 1933, capacitatea sa de abur a fost de 200 t / h.

În țările străine, sunt utilizate cazane Benson cu conducte de ridicare verticală, cazanele Zulzer cu bobine verticale, în care se face mișcarea de coborâre a apei.

Cazanele moderne cu debit direct au o presiune de 25,5 kg / cm2 (255 kgf / cm2), productivitatea aburului este de 950-2500 t / h, temperatura aburului supraîncălzit primar este de 560-580 ° C, iar aburul supraîncălzit secundar este de 570 ° C.

Capitole similare din alte cărți

Boiler din Copenhaga

Cazanul de la Copenhaga Niciunul dintre relicvele vechii Europe nu a provocat o controversă atât de mare ca celebrul cazan de argint, acum păstrat în Muzeul Național din Copenhaga (Danemarca). Se numește uneori celtic "oală de fertilitate". A fost găsit analizat

Cază de castane

Cazanul, castronul Cazanul ritual (China, 800 î.Hr. E.) Karl Jung consideră castronul ca simbol feminin care primește și dă. Pe de altă parte, ceașca poate fi un simbol al soartei grele ("cupa amară"). Așa-numita ceașcă otrăvită promite speranță, dar aduce

Cazan cu tub de apă

Cazan cu tuburi de apă Cazanul cu tuburi de apă este un cazan cu abur, conectat structural într-un singur complex de dispozitive, conceput pentru a produce abur sub presiune sau apă caldă prin arderea diferitelor tipuri de combustibil. Cazanul cu apă este unul

căldare

Cazanul Un cazan este un dispozitiv care generează abur saturat sau supraîncălzit. În conformitate cu clasificarea, se disting cazanele de următoarele tipuri: 1) cazane de apă cu tub; esența lor constă în faptul că în interiorul conductei se află apă și amestec de apă-abur și gaze de ardere

Cazan cu debit direct

Cazan cu debit direct Principiul funcționării sale se bazează pe evaporarea completă a apei, care are loc în timpul curgerii sale directe prin suprafața de evaporare. Pompa de alimentare alimentează economizorul și apoi răsăritele și bobinele care se găsesc în

căldare

Cazan Pregătirea pieselor Construcția cazanului este împărțită în trei părți: fabricarea unui cazan cu tub de flacără și cuptor, fabricarea fitingurilor cazanelor și fabricarea de roți și rulmenți. Pentru cilindrul cazanului (fig.4) se decuprează cuprul sau fierul cu o grosime de 0,75-1,5 mm

Cazan cu abur: teorie, reguli de funcționare, design și tipuri, aplicație

Cazanul cu abur este proiectat să producă un abur de lucru (sau puternic) care este capabil să efectueze lucrări mecanice sau să izoleze o cantitate echivalentă de căldură. Dispozitivele care formează abur, o forță de o anumită magnitudine care nu este necesară, se numesc generatoare de abur. Acestea sunt utilizate pe scară largă în industrie (de exemplu, pentru beton cu abur), în tehnologii alimentare (cazane de abur), medicamente (inhalatoare, sterilizatoare) și în viața de zi cu zi (pentru aburire și curățare, în baie etc.). cazan de abur.

Cazane de abur industriale și de uz casnic moderne

De ce ai nevoie de abur puternic?

În secolul în care computerele cuantice și dispozitivele de comunicații sunt "pe drum", capabile să gândească independent inteligența artificială și nave spațiale pentru zboruri interstelare, nevoia unei perechi de lucru rămâne ridicată. În industrie, în primul rând, pentru transferul unor cantități mari de căldură gata de utilizare și echipamente tehnologice: prese, ciocane, svayezabivateley etc. În transportul de apă și energie, aceasta este producția de fluid de lucru pentru turbine cu abur și alte motoare mecanice de mare putere: cu 5-10 MW pe arbore, costul unitar al funcționării cu abur mecanic este mai mic decât orice alt fluid de lucru.

Notă: o pereche de cilindri cu abur - piston are o proprietate remarcabilă - forța cea mai mare pe tijă se dezvoltă la viteza zero a pistonului. Cu alte cuvinte, caracteristica externă a motorului cu aburi este ideală, iar eficiența sa aproape nu depinde de modul de funcționare; Cutia de viteze cu abur nu este necesară.

În viața de zi cu zi sunt folosite și cazane cu abur; mai ales în sistemele de încălzire cu aburi și cu două circuite (CO). Steam CO necesită o etanșare mai amănunțită decât cu un fluid de transfer de căldură, dar vă permite să deconectați și să reconectați ramificațiile individuale la sistem la înălțimea sezonului de încălzire fără a risca să dizolvați toată încălzirea. Acest lucru, la rândul său, face posibilă încălzirea camerelor utilitare bine izolate cu impulsuri, care, în locuri cu un climat dur, economisesc până la 30% sau mai mult din costurile de încălzire pe anotimp.

By-pass CO, dimpotrivă, se dovedește a fi mai economic în marginile cu o intersezon lung și o iarnă ușoară și instabilă. Temperatura debitului CO cu un singur circuit nu trebuie să scadă sub cca. +45 grade Celsius, altfel în condensatorul de acid al cazanului de încălzire va cădea, ceea ce va duce la defectarea întregului sistem. Pierderile de căldură în conductele de trunchiuri sunt considerabile, prin urmare, în casele și / sau punctele de încălzire de distribuție au pus așa-numitele. Noduri de noduri, în care o parte a lichidului de răcire de la alimentare este aspirată în linia de retur, încălzind-o. Cu toate acestea, în același timp, boilerul urmărește o parte bună a agentului de răcire într-un cerc, consumând excesul de combustibil, pentru care abonații trebuie să plătească. Cu cât este mai mare temperatura exterioară și mai puțină încălzire, cu atât mai multă căldură generată de cazan nu este folosită pentru a încălzi utilizatorii, ci pentru a se menține în modul. Care nu este încă optimă.

Într-un CO cu 2 circuite, cazanul cu abur produce abur, care încălzește agentul de răcire CO prin schimbătorul de căldură. Temperatura pe tur poate fi acum coborâtă, ceea ce va reduce pierderile în rețea: ele sunt mai mari, cu atât răcitorul este mai răcitor. Temperatura de retur poate fi la fel de scăzută, atâta timp cât sistemul nu se decongelează: nimic nu arde în schimbătorul de căldură și nu se formează radicali de acid care pot cădea din ploaia acidă. Nimic nu amenință nici cazanul de abur: nu există pierderi principale, deoarece schimbător de căldură în apropiere; Alimentarea cu aburi a acestuia este reglată printr-o supapă automată bazată pe temperatura celui de-al doilea circuit, iar aburul de retur la cazan rămâne foarte încălzit.

Ce e în neregulă cu asta?

Principalul dezavantaj al cazanelor cu aburi este timpul mare de pregătire. Cele mai bune dintre cele moderne merg în modul de funcționare în 3-5 minute, iar într-un cazan obișnuit cuplurile divorțează aproximativ o oră. Prin urmare, practic nu există transport de aburi la sol, deși eficiența motoarelor cu aburi ceramice moderne nu este mai rău decât motorul cu combustie internă. Dar puteți opri motorul, dar nu se oprește cazanul.

Nu mai puțin important este pericolul de explozie. Dacă stocul de energie din rezervorul de combustibil al unei mașini este măsurat în zeci de kg de echivalent TNT, atunci în cazanul cu abur cu centrele și tone. Benzina și motorina pot și arde, iar cazanul explodează într-un accident. Moderne - extrem de rare, dar explozivitatea lor nu este încă zero.

Din cel de-al doilea dezavantaj urmează un altul: pentru a alimenta cazanul de abur aveți nevoie de apă de foarte bună calitate, bine pregătită. Scale - un inamic teribil al cazanului, reduce dramatic eficiența termică și crește riscul de explozie.

Ca rezultat al doilea și al treilea - al patrulea dezavantaj serios: cazanele cu abur necesită inspecție și întreținere calificată periodic cu oprirea cazanului. Imaginați-vă că, cu siguranță, aveți nevoie să conduceți o mașină la stația de benzină la fiecare șase luni și să comandați etrierul motorului, altfel se va opri ascultarea volanului și se va prăbuși într-un pol.

Un pic de istorie

Gânduri de a folosi puterea de abur pentru scopurile mileniului practic. Se crede că primul cazan de abur, care a fost simultan o turbină cu jet de abur, a fost inventat de Heron din Alexandria. Există dovezi că în secolul al XVI-lea. căpitanul flotei spaniole Blasco de Garay a construit și a demonstrat regelui... un abur care a navigat. Dar dacă este adevărat, atunci o singură descoperire aleatorie - termodinamică ca știință nu există încă și fără ea este imposibil să se calculeze motorul cu aburi și boilerul pentru el. Edison, de la practicieni, a spus o dată: "Nu este nimic mai practic decât o teorie bună".

Un brevet pentru un lift de apă de mină care funcționează dintr-un cazan de abur a fost obținut pentru prima dată de un englez T. Severi în 1698. În practică, ideea lui a fost, de asemenea, realizată de un englez T. Newcomen în același timp, până la sfârșitul secolului al XVII-lea. Însă, boilerul din Newcomen nu se deosebea, în principiu, de ceainicul de uz casnic și produce abur foarte slab, astfel încât mașinile lui Newcomen nu au fost utilizate pe scară largă și nu au produs o revoluție în tehnologie.

Cazan cu abur I. I. Polzunova

Primii care au înțeles cum ar trebui să acționeze boilerul, dând un abur puternic (abur de putere) în a doua jumătate a secolului al XVIII-lea. independent unul de celălalt sunt și designerul englez J. Watt (unitatea de putere de watt este numită după el) și mecanicul auto-predat rus I. I. Polzunov. El nu și-a putut termina motorul cu aburi - a murit de boală, dar boilerul a fost finalizat în 1765. Proiectele cazanelor cu abur ale lui Watt și Polzunov (în figura din dreapta) sunt aproape identice și nu ar mai putea exista altă soluție tehnică în acel moment.

Eficiența termică și producția de aburi (vezi mai jos) a cazanelor Watt și Polzunov au făcut posibilă pornirea mașinilor care realizează o muncă utilă profitabilă, dar nu au fost deloc posibile cu tehnologia din acel moment. Parametrii tehnici ai cazanelor cu abur s-au îmbunătățit, iar inventatorii primelor locomotive cu abur R. Trevithic și J. Stephenson le-au făcut mai compacte. Mai târziu, inginerii englezi J. Thornycroft și E. Yarrow și apoi omul de știință rus V. Shukhov, cel care a construit turnul TV de pe Shabolovka, au contribuit cu mult la dezvoltarea clădirii cazanelor.

Primele locomotive din Trevitik, Stephenson și Cherepanov

Notă: pe primul motor cu aburi al lui Stephenson, "Blucher" (în centru în figură) este numărul 2, dar acest lucru se datorează faptului că predecesorul său experimentat nu era potrivit pentru funcționarea pe termen lung.

Un pic de teorie

În această secțiune nu vor exista formulare din manualele școlare și universitare. Se presupune că le ții minte. Și dacă uiți, știi unde să te uiți. Aici vom discuta esența proceselor care apar în cazanul cu aburi și detaliile care sunt importante pentru practică și concluziile trase din acestea. Și matematica este câștigătoare. Fără o înțelegere a esenței calculelor, nu mai are sens.

Principiul principal al funcționării cazanului cu aburi, care a fost ghicit de Wutt și Polzunov, este că nu fierbe apă. Procesul de fierbere din lateral este controlat fără probleme: apa a atins punctul de fierbere și a primit căldura latentă de evaporare - se fierbe; nu nu nu La presiunea normală, apa fierbinte este relativ sigură, dar eficiența aburului este neglijabilă; se spune că are un potențial scăzut. Și începe instantaneu condensul său, cauzând aburul complet își pierde puterea.

Aburul funcționează prin presiunea sa. Să presupunem că excesul său peste atmosferic este de numai 1 MPa. Apoi, pe suprafața pistonului de 500 de metri pătrați. cm Apăsați abur cu cca. o jumătate de tonă. Nu-i rău pentru început.

Presiunea aburului saturat cu creșterea temperaturii crește conform unei legi de putere, adică foarte repede, în partea stângă în fig. În același timp, crește și punctul de fierbere al apei și cantitatea de abur pe unitatea de suprafață a oglinzii de vaporizare (GP). Dar căldura latentă de evaporare rămâne neschimbată, iar o parte din consumul de combustibil care nu dă o pereche de tărie, totul scade și scade. Prin urmare, este avantajos să măriți presiunea în cazan, dar aceasta crește explozivitatea acestuia (vezi mai jos). Și până la o anumită limită, deasupra căreia forțele non-termodinamice încep să interfereze cu procesul.

Dependența parametrilor de abur saturat la temperatură

Tabelul parametrilor de vapori de apă saturată supraîncălzit este dat în dreapta în Fig. Acordați atenție coloanelor verde evidențiate (parțial sau complet). Aceasta arată că eficiența maximă a aburului scade în intervalul de temperatură de 200-260 de grade. Presiunea de vapori în el, pe care forța generată de dispozitivul de acționare depinde de trei ori. Capacitatea totală de căldură (luând în considerare căldura latentă) în acest domeniu este în continuă creștere. Acest lucru este benefic pentru CO-vapori-lichid cu condensare parțială sau completă a agentului de răcire.

Vestea proastă începe în liniile galbene: aburul devine foarte activ din punct de vedere chimic - mănâncă linii de abur și mecanisme din oțel obișnuit, iar unele dintre puterile sale merg spre "chimie", în ciuda creșterii presiunii. Liniile roșii - vestea este și mai rea: disocierea termică a apei devine vizibilă într-un cuplu, iar cazanul devine extrem de periculos.

Despre notație

În epoca motoarelor cu abur, s-au folosit presiunea atmosferică (la) și presiunea excesivă (la). 1 am = 1 kgf * sq. vezi p (ati) = p (a) -1, deoarece presiune de aer 1 atm. Acum, presiunea este măsurată în pascale (Pa). 1 am = 1,05 MPa. Acest lucru este corect, pentru că funcționarea cazanului depinde în mod semnificativ de presiunea aerului înconjurător. Dar nu există exces de pascale, deci pentru a determina puterea aburului, este necesar să se scadă 1 MPa de presiunea din cazan. De exemplu, la 240 de grade presiunea în cazan este de 3.348 MPa. Pentru muncă, puteți utiliza nu mai mult de 2.298 MPa, dar pentru fiecare pătrat. cm suprafețe ale pieselor din interiorul cazanului vor zdrobi mai mult de 30 kg * cm Pentru a calcula puterea cazanului, este de asemenea necesar să utilizați puterea de abur în kg * s sau kg * h. O altă valoare care trebuie cunoscută este eficiența termică a cazanului, care este egală cu raportul dintre energia termică stocată într-o unitate de masă de abur și căldura de combustie necesară producerii de combustibil. Eficiența termică este adesea menționată ca eficiență a cazanului, dar trebuie avut în vedere că eficiența cazanelor de putere și de încălzire cu același design este diferită: în ultimul caz, căldura latentă de vaporizare poate fi returnată sub formă de căldură latentă de condensare, dar nu și în prima.

Notă: uneori excesul de presiune a vaporilor atmosferici este exprimat în bar (bar). De exemplu, în specificația cazanului se scrie - presiune 1,5 bar, care este egală cu cca. 1,5 ati. Dar bara este, de asemenea, o unitate non-sistem, utilizarea sa nu este reglementată. Prin urmare, în aceeași specificație este necesar să găsiți temperatura apei în cazan și să o verificați.

Potențial abur

Împreună cu temperatura din cazan, explozivitatea acestuia crește de asemenea rapid. La temperaturi mai mari de aprox. 200 de grade, chiar și scăderea presiunii din cauza aburului în exces poate provoca fierberea întregii cantități de apă din cazan și explozia sa. În povestea lui Novikov-Priboy, "Golful bucuriei", cu toate detaliile tehnice, a descris modul în care un cartuș roșu simpatic a aruncat un cazan pe o navă militară albă, la echipa din care a fost forțat înscrisă. Pe baza acestor considerente, aburul este împărțit prin dimensiunea potențialului de lucru în:

  • Potențial scăzut - temperatură de până la 113 grade Celsius, presiune de până la 1,7 MPa. Explozia cazanului este aproape imposibilă din cauza cantității mici de energie din acesta.
  • Potențial scăzut - temperatură 113-132 grade, presiune 1,7-3 MPa. Explozia cazanului este posibilă cu distrugerea bruscă a corpului.
  • Potențialul mediu este o temperatură de 132-280 de grade, o presiune de 3-6,42 MPa. Explozia este posibilă cu distrugerea corpului cazanului sau cu defectarea automatizării.
  • Potențial ridicat - temperatură 280-340 grade, presiune 6,42-14,61 MPa. Explozia este posibilă, pe lângă motivele de mai sus, datorită încălcării regulilor de funcționare a cazanului (vezi mai jos) și depresurizării conductelor de aburi.
  • Potențial ultrahigh - temperatură peste 340 de grade, presiune mai mare de 14,61 MPa. Explozia, cu excepția motivelor descrise, este posibilă din cauza confluenței accidentale a circumstanțelor.

Subtilitățile de vaporizare

Din punct de vedere practic, este convenabil să se utilizeze valoarea puterii de ieșire a aburului pe unitatea de suprafață a RFP, dar, de fapt, vaporizarea în cazan are loc în volumul de apă: este saturată cu microbubble de abur. Ideea acestei situații oferă apă fiartă în alb, care, conform regulilor de gătit din Est, ar trebui să crească ceai. Dar în apa fierbinte de culoare albă, aerul dizolvat în apă este eliberat, iar într-un cazan care funcționează normal, apa este transparentă în aparență. Dacă geamul este luminat - boilerul este pe punctul de a exploda. Stokerul roșu menționat mai sus era un specialist de primă clasă: determinat de tipul de apă cât de curând ar fi explodat cazanul și ar reuși să scape. Vaporul era vechi cu un cazan de dimensiuni medii; este nevoie de câteva minute de la albirea unui contor de apă la o explozie. Cazanul cu potențial ridicat explodează imediat contorul de apă limpede.

Al doilea punct important - cu RFP iese în evidență așa-numitele. umed abur, în care există, de asemenea, microdroplete invizibile de apă. Aburul umed este inamicul cazanului nu este mai puțin teribil decât scara: picăturile de umiditate sunt centre naturale de condensare a aburului. Dacă într-un anumit loc al circuitului de abur temperatura începe să scadă mai repede decât presiunea, poate începe o condensare de abur de tip avalanșă. Presiunea din întregul sistem va scădea brusc și apoi chiar și un cazan cu potențial scăzut poate fierbe și poate exploda. În ceea ce privește mecanismele conduse de aburul din cazan, condensul agravează drastic și parametrii lor tehnici (presiunea în corpurile de lucru scade brusc) și cauzează o uzură sporită: microdropletele apei supraîncălzite sunt agresive din punct de vedere chimic. Singurul loc în care condensarea vaporilor de lucru este utilă este în CO-vapori-lichid (vezi mai sus), deoarece în același timp, căldura latentă de condensare este eliberată pentru încălzire.

Boiler perfect

Cunoscând aceste caracteristici, este posibil, din punctul de vedere al zilelor noastre, să ne imaginăm cum ar trebui aranjat un anumit cazan de abur ideal. De fapt, se va dovedi a fi foarte costisitoare și dificil de întreținut, iar în "epoca de aur" a aburului, un asemenea cazan nu era posibil din punct de vedere tehnic. Întreaga evoluție a clădirii cazanului a urmat calea simplificării echipamentului (legarea) cazanului și combinarea funcțiilor sistemelor sale. Dar pentru a afla ce necesită boilerul pentru o funcționare normală, această schemă vă va ajuta.

O diagramă generalizată a dispozitivului cazanului cu abur este dată în Fig.

Schema generală a cazanului cu aburi

Generatorul de abur este un schimbător de căldură cu gaz-apă canal (tubular). Creșterea zonei de contact a agentului de răcire cu încălzitorul îmbunătățește formarea microbublinilor de vapori în masa și separarea aburului de la o zonă a unității RFP la aceeași temperatură. În camera de aburi uscată, micro-suspensia pură cu abur și apă este separată prin metoda gravitației sau absorbției fără a elibera căldura latentă de condensare. Hot condensul curge înapoi în generatorul de abur sau, în cazanele de circulație (vezi mai jos), este pompat în el cu o pompă de circulație.

Rolul supraîncălzitorului este foarte important. Fără o cădere de presiune de-a lungul lungimii liniei de abur, nu va exista nici un flux de abur prin ea, dar în același timp, puterea de abur scade și probabilitatea condensării sale violente crește. Supraîncălzitorul de abur "pompează" aburul de ieșire cu energie pentru nimic - datorită căldurii reziduale a gazelor de ardere.

Și mai mult crește eficiența termică a economizatorului cazanului. Acesta este, de asemenea, un schimbător de căldură în canal, în care apa de alimentare este de asemenea încălzită de gaze de ardere. La cea mai mică viteză a cazanului, economizorul poate supraîncărca și depăși cu funingine, iar când este forțat, cazanul se poate supraîncălzi și chiar fierbe. Prin urmare, uneori un circuit separat de apă cu un lift de apă, cum ar fi cele utilizate în CO cu un singur circuit, este introdus în economizor (vezi mai sus). În funcționarea normală a cazanului, circulația proprie a economizatorului este întreruptă de o supapă de închidere.

Ultimul lucru care vă permite să "trageți" eficiența termică a cazanului la limita teoretică - încălzirea aerului care intră în cuptor. În cazul dispozitivelor termice de mare putere, aceasta este o măsură foarte eficientă. La un moment dat, încălzirea aerului din carcase a permis reducerea consumului de combustibil pentru topirea cuptorului de aproape trei ori. În ceea ce privește unitatea (sau dispozitivul) de comandă a întregii economii, acum este o cutie sau un dulap cu un microprocesor și hamul său electromecanic, iar în trecut era un echipaj de la șofer și un pompier.

Proiectarea centralei termice

În funcție de scopul, condițiile de funcționare și cerințele pentru parametrii aburului, dispozitivul cazanului cu aburi poate fi diferit. Structurally, cazanele cu aburi diferă în funcție de:

  1. Metoda de separare a vaporilor este directă (flow-through) și circulă;
  2. Pe dispozitivul unui separator de abur - tambur și altele (în formă de clopot, serpentină și altele;
  3. Metoda schimbului de căldură - tubul de gaz (denumit anterior tubul de incendiu, vechiul tub de incendiu) și tubul de apă;
  4. În funcție de orientarea și configurația canalelor generatoare de abur - orizontale, verticale, combinate (orizontale de evacuare a gazelor de ardere, ieșire verticală, canale curbate), învelite înclinate, multicolectoare, serpentine, vortex-arzătoare;
  5. De-a lungul cursului gazelor de ardere - înainte și înapoi;
  6. Pentru hidrodinamica - cu un circuit deschis sau închis cu abur-apă, vezi mai jos;
  7. În funcție de metoda de încălzire - foc (combustibil), încălzire electrică, indirectă, heliocotla etc.

În ceea ce privește metoda de încălzire, cazanele electrice cu abur permit primirea numai a elementelor de încălzire cu abur scăzut și cu potențial scăzut, care nu rezistă unor condiții de lucru mai stricte în cazan. Cazanele de încălzire indirecte sunt utilizate preim. la centrala nucleară. Când scriu că temperatura agentului de răcire în ele ajunge la 500 de grade și mai mult, se referă la primul circuit, care încălzește cazanul de înaltă calitate, printr-un schimbător de căldură, care dă abur turbinei. Cazane solare (heliocotla) etc. Subiectul exotic al considerației separate. Le vom atinge în trecere la sfârșit și vom aborda în principal cazanele cu abur - unitatea de eficiență a aburului din ele este cea mai ieftină și mai accesibilă.

Notă: submarinerii cântă uneori manechine solice cu povești, deoarece, pur și simplu, se spală de pe ceas, dormeau pe circuitul primar al reactorului submarin nuclear. Acest lucru este glumă pură - pe primul circuit, nu numai temperatura este de peste 400 de grade, dar și radiații mortale, iar plecarea neautorizată din ceas este o crimă gravă. Primul circuit al reactoarelor nucleare este proiectat astfel încât să nu se elibereze vapori din lichidul de răcire.

Fluxul sau circulația înainte

În cazanele cu abur cu debit direct (poziția A în fig.), Aburul umed intră în bobină, în tubulatură sau sub capac, unde cade suspensia de apă, curgând în jos în generatorul de abur.

Diagrame schematice ale dispozitivului cazanelor cu debit direct și cu abur circulant

Cazanele cu debit direct sunt mai simple din punctul de vedere al designului, iar din automatizare este suficient ca acestea să fie pompier general experimentat. Cazanele cu debit direct pot fi non-volatile - se fac fără pompa de alimentare, prin care apa curge din rezervorul de alimentare. Dar ele sunt mult mai explozive decât cele care circulă, iar eficiența lor termică și producția de abur sunt scăzute. Cel mai intens abur este eliberat din cele mai înalte straturi de apă din cazan. După ce a fost eliberat de microbubbles de abur, apa coboară și se ridică din nou, fiind saturată cu abur. Într-un cazan de o singură trecere, apa este reînnoită prin convecție gravitațională (care emit abur de apă este mai greu), pe care se consumă combustibil. Are nevoie de multe, pentru că fluxurile convective sunt neregulate, cu turbulențe și disipă mai mult energia recepționată decât transportarea apei în sus. Eficiența termică a cazanului o dată este de aprox. 35-40% Prin multiplicarea acestei valori cu o eficiență a motoarelor cu abur de 25-30% (până la 45% în cazul celor moderne), vom obține eficiența "locomotivă" notabilă de 8-16%

În cazanul de circulație, debitul total de apă este îndreptat în sus printr-o pompă de circulație separată, care scurge condensul din rezervor; pierderile interne de frecare în apă sunt minime, iar puterea pompei de circulație necesită puțin. Volumul elementar al apei, înainte de a se evapora complet, produce între 5 și 30 de rotații, ceea ce sporește în continuare eficiența termică și debitul de abur al cazanului. De exemplu, într-o singură revoluție a unei porțiuni de apă, doar 10% din ea se evaporă. Următoarea cifră de afaceri va fi de 90%, din care 10% se vor evapora, adică inca 9% din volumul original si apa vor ramane 81%, numarandu-se in mod similar (matematica, astfel de calcule se numesc relatii de recurenta), obtinem 63% eficienta cazanului pentru 5 rotatii si 92,6% pentru 30 de ture. Zona efectivă a RFP crește ca urmare a acestui fapt, față de o valoare geometrică de aprox. De 1,5 ori și de 2 ori.

Cazane cu tambur

Cazanul circulant trebuie să aibă nu numai pompele în cablaj, ci și un regulator de nivel al condensului în separatorul de abur. Dacă se dovedește a fi prea mult, parametrii tehnici ai cazanului se vor deteriora brusc. Dacă nu este suficient, aceasta amenință, în general, o nenorocire: aburul umed va condensa rapid, presiunea în cazan va scădea de asemenea brusc - fierbere - o explozie. Pentru a evita această situație, permiteți cazanelor tip tambur. În ele, o capcană de abur este o secțiune a unei țevi largi (tambur) în care apa saturată pătrunde în apă de la un cazan (încălzitor), care în caz nu este un generator de abur; astfel, încălzirea apei și eliberarea aburului din acesta sunt separate. Încălzitorul nu se poate fierbe în principiu, iar fierberea tamburului nu este atât de periculoasă, deoarece Majoritatea energiei eliberate în timpul acestui proces sunt cheltuite prin presarea apei înapoi în încălzitor și în rezervorul de alimentare.

Principiul de funcționare al cazanului cu abur automat de tambur

Aburul umed de la separatorul de abur intră într-un condensator "liber", de asemenea, rotund în secțiune transversală. Duza de alimentare se ridică deasupra fundului condensatorului, asigurând un nivel constant de condens în acesta. Pentru funcționarea normală a cazanului cu tambur, este necesar ca presiunea coloanelor de apă din tambur și condensator să fie egale una cu cealaltă. Pentru a asigura această ultimă condiție, condensatorul nu este amplasat aproape de tambur, ci este ridicat deasupra acestuia. Ca rezultat, modul de funcționare a cazanului este în mod clar menținut prin automatizarea nevolatilă (a se vedea figura de mai sus): în tambur există o mulțime de apă, presiunea de ieșire depășește norma - regulatorul diferențial de vaporizare întrerupe alimentarea; dimpotrivă - o include. În tambur, nivelul standard al apei este menținut în limite acceptabile. Cilindrul cu abur poate funcționa pe circulația naturală, vezi videoclipul de mai jos:

Video: despre dispozitivul cazanului cu tambur
Un cuvânt despre apa pentru tambur

Deoarece apa din cazanul circulă de mai multe ori, trebuie să fie cea mai pură; practic - distilat. Furnizarea cazanelor cu tambur din surse de apă, cum ar fi cazanele deschise hidrodinamic, este inacceptabilă. Cazanele cu tambur sunt construite numai închise hidrodinamic: apa de alimentare în ele este înfășurată conform schemei: rezervor de alimentare - cazan - condensator de apă cu abur (spălat cu apă de mare pe nave) - înapoi la rezervorul de alimentare, etc.

Tubul de gaz și tubul de apă

Cazanele cu gaz și cu tuburi de apă sunt, se poate spune, un lucru diferit de celălalt. Într-un generator de abur, un vas de tub de gaz cu apă pătrunde într-un fascicul de țevi prin care curg gaze fierbinți din cuptor. Într-o conductă de apă, dimpotrivă, un fascicul de țevi cu agent de răcire este spălat de un curent de gaze de ardere. Diferența este foarte, foarte semnificativă.

Pentru a transfera energia gazelor de ardere în apă, este nevoie de un gradient de temperatură mare (diferență). Conductibilitatea termică a metalului tuburilor generatoare de abur este de sute de ori mai mare decât cea a gazelor de ardere. Prin urmare, în interiorul tuburilor de flacără pot fi peste 1000 de grade, iar suprafața lor exterioară este răcită cu apă nu mai mare de 350-400 de grade. În pereții țevilor se formează solicitări termice foarte mari și în jur - o cantitate mare de apă supraîncălzită care fierbe pe întreaga masă cu presiune descrescătoare. Răsplata unei singure țevi a cazanului cu tuburi de gaz duce în mod inevitabil la explozia sa. Prin urmare, procedura de verificare și înlocuire profilactică a țevilor de gaz trebuie respectată cu strictețe, iar această muncă este dificilă, destul de lungă și costisitoare.

Temperatura suprafeței exterioare a tuburilor generatorului de abur al cazanului de apă din aceste motive este aproape egală cu temperatura apei din acestea. Temporile termice din materialul conductelor de apă sunt ordine de mărime mai mică decât în ​​gaz. Fiabilitatea cazanului este mult mai mare, timpul dintre opriri pentru prevenire este mai lung. O rafală a unei conducte nu duce la o explozie a cazanului: înainte de fierberea se întinde pe toată masa de apă (care este de câteva ori mai puțin într-un cazan cu apă decât într-un cazan cu gaz), un curent puternic de amestec de apă-abur va stinge cuptorul și va răci celelalte țevi. Lipsa cazanelor cu apă - mai puțin teoretică decât cea a cazanelor cu gaz, eficiența termică și producția de abur. Dar îmbunătățirile constructive ale cazanelor cu tuburi de apă le-au permis să se ocupe de o poziție dominantă în industrie - astăzi, cazanele cu tuburi de gaz nu sunt construite, iar unitățile construcției clasice rămase își perfecționează resursele.

Notă: cazanele cu abur pot fi realizate numai cu tub de apă.

Evoluția structurilor

Este convenabil să se ia în considerare dispozitivul cel mai arhaic (și se dovedește a fi extrem de tenac) cazan de abur cu tuburi orizontale de gaz utilizând exemplul unui cazan de locomotivă, vezi fig.

Dispozitivul cazanului cu abur orizontal de gaz (locomotivă)

Suhaparnik - cel mai simplu clopot. Automatizarea - o singură supapă de siguranță. Nu există nici o pompă de alimentare, apa vine din rezervor de la sine. Eficiență termică aprox. 40%. Dar "stejarul" construcției verificat de secole este excepțional. Unele cazane de locomotive sunt încă folosite astăzi. Trenurile pe care nu le conduc, dau abur producției.

Cazanele cu tuburi de apă cu o experiență de lucru de peste 100 de ani sunt, de asemenea, disponibile. Dar, în general, acest tip de cazane de abur este departe de pensionare. În flotă, cazanele cu tuburi de apă sunt încă utilizate pe scară largă astăzi în centralele electrice. La nave, problema compactării cazanului este destul de acută. Avioanele civile au nevoie de spațiu pentru depozitele de marfă și spațiile pentru pasageri. Pe navele de război, unitățile vitale și cele mai vulnerabile trebuie să fie acoperite mai în siguranță de munițiile inamice.

Calea naturală pare să fie folosirea unui cazan vertical, dar "nodurile verticale" cu fasciculele de tuburi sunt teoretic ineficiente: prea multă gaze de ardere în grabă depășește generatorul de abur și zona RFP este mică. Prin urmare, în centralele navei se aplică preim. cazane de abur cu tambur cu aranjament înclinat de țevi (vezi orez; B - tambur, P - supraîncălzitor):

Dispozitiv de cazane de tambur tuburi de apă

  1. Cu circulație naturală, putere redusă și parțial medie;
  2. Cu circulație forțată - până la putere ridicată inclusiv;
  3. Multi-colector simetric (cu 2-3 colectoare de apă și schimbătoare de căldură care operează pe un tambur) - de la capacitate medie până la ultra-mare;
  4. Același, asimetric - pe putere de la mare la unic.

Pe teren, sunt necesare și cazane compacte - menținerea spațiului de producție nu este ieftină. Dar, în societatea civilă, costul, simplitatea constructivă și ușurința de întreținere a echipamentelor predomină adesea față de perfecțiunea tehnică. Prin urmare, cazanele compacte terestre sunt adesea realizate în conformitate cu principiul: nu numai să se întoarcă spre interior, ci și să se îndoaie în jumătate. În mod specific: înfășurați fluxul gazelor de ardere. Indicatorii de calitate ai cazanului se deteriorează puțin, dar este nevoie de aproape jumătate din spațiul pentru aceeași putere a locomotivei și este mult mai convenabil să se mențină boilerul, deoarece coș de gunoi, cazan de căldură și asfalt (dacă cazanul este solid) sunt în aceeași cameră.

Revolving mai ușor de a face boiler de gaz. Orizontală (în stânga în figură) în acest design este aproape la fel de eficientă, durabilă și sigură ca tubul de apă: aproape toată căldura eliberată în cuptor merge la încălzirea apei și conductele de gaze din interior se încălzesc mai puțin, deoarece gazele de ardere sunt incluse în ele deja destul de reci. Un cazan cu generator de abur scurt (în centru, astfel de cazane, uneori incorect numit vertical) este extrem de compact, dar nu este economic. Pentru ca performanțele sale să fie acceptabile, permiteți scuturile în camera de incendiu, reflectând radiația termică (infraroșu, IR).

Dispozitivul cazanelor cu abur cu circulația gazelor de ardere

Realizări moderne

Pentru a furniza un cazan de abur cu reflectoare IR este o idee generoasă. Cazanele cu tuburi de apă moderne, cu excepția izolației exterioare, sunt acoperite din interior cu material IR reflexiv. Acest lucru permite ca fasciculele de canal ale generatoarelor lor de aburi să fie realizate din țevi drepte identice, a se vedea figura. Care, la rândul lor, face posibilă abandonarea tamburului și alimentarea cazanului din lateral. Nu este greu să-ți imaginezi cât de mult el și exploatarea lui reduc costul.

Proiectarea unui cazan de abur cu radiații moderne cu un reflector de căldură în interior

Notă: Cazanele cu abur cu reflectori încorporați încorporați în literatura de specialitate se numesc radiații. Desigur, nu există radioactivitate în ele. Aceasta se referă la radiația termică (radiația IR).

Dispozitivul unui cazan de abur cu o căsuță de foc pe torțe

Una dintre cele mai recente realizări ale construcției centrale a cazanelor constă în cazanele pe gaze, fabricate din oțeluri speciale rezistente la căldură, cu un cuptor cu dublă acțiune la arzătoare, vezi fig. în dreapta. Eficiența cazanului, ca orice motor termic, este determinată teoretic de raportul dintre temperaturile de la începutul și sfârșitul ciclului de funcționare la temperatura inițială (formula Carnot, amintesc?). În cazanele cu flacără opusă temperatura în cuptor atinge 1800-1900 grade față de 1100-1200 și altele iar temperatura gazelor de ardere rămâne aceeași, la 140-200 grade. Eficiența totală a cazanului de pe contor poate depăși 90% fără măsuri suplimentare complicate, iar cu acestea mai mult de 95%.

Notă: modul în care sunt aranjate și funcționează cazanele moderne cu abur de uz curent, a se vedea în continuare. Video:

Video: cum funcționează boilerul cu abur

Și în viața de zi cu zi

Progresul ingineriei termice a afectat cazanele interne. Acestea ar trebui să furnizeze abur de joasă calitate pentru sistemele de încălzire și pentru echipamentele de gătit, dar cerințele de siguranță pentru aburul casnic sunt cele mai severe și ar trebui să permită întreținerea de rutină de către personalul necalificat. O cerință suplimentară este aceea că un cazan de abur de uz casnic ar trebui să fie cât mai compact posibil, mai ușor (nu necesită o fundație) și mai ieftin. Un altul este timpul de pornire extrem de scurt. Cheltuielile de până la o oră și mai mult de o schimbare de muncă către cupluri separate reprezintă o pierdere inacceptabilă într-o societate a socialismului dezvoltat.

Soluția clasică de acest tip este cazanul cu bobină. Este extrem de sigur pentru o anumită clasă de dispozitive: probabilitatea unei ejecții de abur supraîncălzită în exteriorul carcasei (un astfel de caz este considerată a fi o explozie a unui cazan) este la fel de mică ca și conductele dintr-un pachet de cazane cu apă de aceeași capacitate. Motivul - conducta este doar una, lungă, înfășurată. Capacitatea aburului și eficiența cu abur a cazanelor cu bobină sunt mici, dar primul este nesemnificativ în acest caz, iar cel de-al doilea este mărit prin proiectarea computerizată a unei bobine de spațiu și instalarea unui reflector IR, vezi fig.. Cazanul de bobina de automatizare este suficient de termo-mecanic non-volatil, traducând arzătorul în modul minim.

Dispozitivul unui cazan modern cu abur

Cea mai recentă realizare în proiectarea cazanelor cu abur cu temperatură joasă de joasă putere este cazanul cu jet de vortex. El, vorbind figurat, se întoarse înăuntru, împreună cu toate gâtlejurile. Și din punct de vedere tehnic, ei au răsuci flacăra arzătorului într-un vârtej de vânt și în loc de un pachet de țevi sau de o serpentină nu au pus în mod regulat o cămașă de căldură, dar nu încălzirea cu apă, ci aburi și apă.

Dispozitivul și circuitul pentru pornirea cazanului cu abur cu arzător vortex sunt prezentate în fig.

Dispozitiv și circuit pentru pornirea cazanului cu abur cu arzător vortex

Denumiri pe diagrama:

  1. pompa de alimentare;
  2. coș de fum;
  3. economizor (pentru cazanele de acest tip este necesar, altfel vârtejul de foc din partea de jos poate coborî);
  4. conducta de aer;
  5. suflante;
  6. arzător turbionar;
  7. Zone de abur;
  8. vesta de apa;
  9. supapă și supapă pentru descărcarea de urgență a aburului;
  10. abur de captare (de obicei absorbant);
  11. priza de abur;
  12. gabaritul de nivel (geamul);
  13. supapa de scurgere.

Cazanele cu abur de ardere vortex sunt extrem de compacte, deoarece fundamental verticale. Eficiența lor termică nu este mai rău decât tamburul. Aburul poate renunța la potențialul mediu inclusiv. Timpul de pornire este de aprox. 5 min Dezavantaje - complexitate, costuri ridicate și volatilitate totală: fără presurizarea aerului în arzător, cazanul nu funcționează deloc.

Exploatarea cazanelor cu abur

Cu privire la regulile de utilizare a cazanelor cu abur nu scrie articole, precum și volumul de documente de reglementare. Iar neglijarea oricăror obiecte poate duce la un accident. Și arsurile cu abur supraîncălzit sunt mult mai periculoase decât cele termice obișnuite: pe corp și obiecte înconjurate de abur se eliberează o căldură mare de condensare, iar gradul de deteriorare este mult mai mare. Practic, dacă arderea cu abur a corpului este mai mult de 10-15% din suprafața sa, medicamentul este adesea impotent. Prin urmare, informăm pur și simplu cititorii că codul vechi al regulilor de siguranță pentru cazane și recipiente sub presiune a fost de mult timp invalid. Este necesar să se țină seama de setul federal de documente "Reguli de siguranță industrială pentru instalațiile periculoase de producție care utilizează echipamente care funcționează sub presiune excesivă", adoptată în 2003, publicată în surse publice disponibile în 2013, pusă în aplicare la sfârșitul anului 2014 și (adică excluderea aplicării regulilor anterioare) în 2017. Puteți studia noile Reguli privind funcționarea cazanelor cu abur și le puteți descărca în format.pdf pentru a le utiliza gratuit la link.

Notă: Puteți vizualiza un tutorial video cu privire la modul de utilizare a cazanelor de abur comune la KRND de mai jos:

Video: seria de lecții despre cazanele DVKR

Notă pentru artiștii de casă

În general, clădirea cazanului nu este destinată atelierului din garaj. Dar conștiința inginerului nu permite să se descurajeze fără discriminare cititorii să se angajeze în ei: domeniul este prea departe în industrie. De exemplu, utilizarea domestică a cazanelor cu abur. Schema, de exemplu, este după cum urmează: un concentrator solar încălzește un cazan hidrodinamic închis, aburul din care conduce o mini-turbină care rotește un generator electric. Izolarea este mai stabilă decât vântul, iar în regiunile sudice atinge o valoare semnificativă. Durata de viață a mecanismelor de abur pentru mai mult de 100 de ani nu este de mirare, însă bateria solară este degradantă în 3-10 ani. Experții au luptat de mult timp cu instalările de acest tip, dar nu există niciun sens încă. Și același Edison a spus: "Toată lumea știe că acest lucru nu se poate face. Există un nebun care nu știe. El este cel care face invenția. "

Cu toate acestea, nu vă grăbiți să apucați tăierea, îndoirea, sudarea. În primul rând, nu uitați: aveți de-a face cu un dispozitiv exploziv. Nu există cazane de abur cu pericol de explozie zero și, în principiu, nu pot fi. Prin urmare, adăugați la materialele citite adiționale, de exemplu. de aici: (ru.teplowiki.org/wiki/Parovoy_kotel). Acestea, împreună cu conținutul acestei publicații vă vor ajuta să înțelegeți literatura specială. Apoi studiați cu atenție regulile de siguranță de mai sus.

În continuare - rețineți că eficiența unui cazan mic este aceeași ca cea mare, nu veți realiza un design. Motivul este legea binecunoscuta a cubului pătrat. Cu o scădere a dimensiunii cazanului, volumul lichidului de răcire și rezerva de căldură în el se încadrează pe cubul de dimensiuni liniare și suprafața suprafeței care dă pierderi de căldură pe pătrat, adică mai lent.

În cele din urmă, fiți pe deplin conștienți de ceea ce doriți să obțineți. După aceea, gândiți-vă cu atenție la designul din mintea dvs. (sau simulați-vă pe un computer, dacă puteți). Și numai acum puteți începe să experimentați, vedeți de exemplu. video

Top