Ūdens cauruļu katls: iekārta, darbības princips rūpnieciskajā enerģētikā

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Katlu ūdens sildīšanas iekārtas tiek plaši izmantotas rūpniecībā, kur tiek novērtēta ģeneratoragregātu augstā veiktspēja. Šādas vienības galvenokārt tiek izmantotas tehnoloģiskām darbībām - piemēram, lai radītu tvaiku, iztvaicējot ūdeni. Bet nav izslēgta arī mājsaimniecības darbības iespēja, ja nepieciešams organizēt karstā ūdens piegādi vairākiem lieliem patērētājiem. Starp optimizētākajiem tvaika ģeneratoru dizainiem var atzīmēt ūdens caurules dizainu. Šāda veida katls nav zemāks par daudziem analogiem jaudas ziņā laika vienībā, taču tā konstrukcija rada daudz ierobežojumu darbam šauros apstākļos.

Vienības ierīce

Visizplatītākais dizains ar divām tvertnēm (kolektoriem) pie pamatnes. Tās ir metāla tvertnes, kas ir savstarpēji savienotas ar dažādām caurulēmdiametri. Tāpat obligāta sastāvdaļa ir sadegšanas kamera vai krāsns, kas ģenerē siltumenerģiju. Citi dizaina elementi ietver:

• Degvielas padeves caurule (parasti šķidra).
• Cirkulācijas komunikācijas ūdenim.
• Ūdens ieplūdes un izplūdes atveres.
• Izvads ūdens novadīšanai.
• Starpsienas (ja runājam par slēgtu katlu sistēmu aizsargapvalkā).
• Skurstenis.
• Tvaika separators.

Lielākā daļa ūdens cauruļu katla konstrukcijas elementu ir izgatavoti no karstumizturīga tērauda sakausējuma. Ir arī čuguna modeļi, taču tos var izmantot, ja darbības apstākļi ļauj uzstādīt smagas vienības. Cauruļveida un armatūras elementus var daļēji izgatavot arī uz ugunsdrošas keramikas bāzes, kas ir praktiskāka par metālu. Kurtuves logs un vairākas citas iespējamās novērošanas zonas ir izgatavotas no karstumizturīga rūdīta stikla.

Palīgkonstrukcijas elementi

Pēc izvēles katlā var iekļaut papildu ierīces, kas paplašina iekārtas iespējas un ērtu lietošanu. Starp tām var atzīmēt šādas ierīces:

• Superheater. Paredzēts tvaika temperatūras paaugstināšanai līdz 100 °C un augstākai. Pats par sevi ūdens cauruļu agregātu konstrukcijas mērķis nav tvaika temperatūras režīma noregulēšana līdz noteiktām vērtībām. Parasti darba mērķis ir tieši iztvaikošanas efekts. No otras puses, konvekcijapārsildītāji, atkarībā no modeļa, spēj paaugstināt izplūdes maisījuma temperatūru līdz 500 °C, kas var būt nepieciešams dažās ražošanas tehnoloģiskajās darbībās.
• Sausinātājs. Arī tvaika preparāts, kas to izžāvē, noņemot lieko mitrumu.
• Tvaika akumulators. Ja ūdens caurules katls nevar tikt galā ar slodzēm vai, gluži pretēji, piepilda tvaika kameru minimālos apjomos, šī ierīce palīdzēs līdzsvarot darbības režīmu. Akumulators vajadzības gadījumā uzņem vai iesūknē tvaika plūsmas sistēmā.
• Ierīce ūdens attīrīšanai. Arī ūdenim kā ģenerācijas avotam ir nepieciešama atbilstoša apstrāde. Piemēram, īpaša filtru sistēma samazina izšķīdušā skābekļa daudzumu, noņem sāļus un nevēlamās ķīmiskās vielas.
• Šodien arvien retāk iztikt bez automātiskajām vadības ierīcēm, taču tās tiek piegādātas arī standarta komplektācijā. Jūs varat iegādāties tikai paplašinātu instrumentu komplektu, kas ļaus visaptveroši uzraudzīt spiediena, temperatūras, mitruma uc parametrus.

Darbības princips

Sākotnējā pozīcijā divas mucas ir piepildītas ar ūdeni - viena pilnībā (ūdens) un otra (tvaiks) puse. Otrajā kolektorā iekšpusē ir paredzēta atdalošā membrāna, kas atdala ūdeni no tvaika. Šo robežu sauc par iztvaikošanas spoguli. Darba process sākas no brīža, kad tiek aizdedzināta kurtuve, kas savienota ar siltummaini cauruļveida sistēmas veidā ar cirkulējošu ūdeni. Karstais ūdens nonāk pirmajā mucā,saglabājot pietiekamu skaļumu.

Tajā pašā laikā ūdens caurules katla tvaika caurulē sākas šķidruma iztvaikošanas process. Iekārtas darbības princips ir balstīts uz konvektīvo siltuma apmaiņu, ko var veikt dabiskā nepārtrauktā režīmā. Aukstais ūdens no centrālās ūdens apgādes sistēmas iziet filtrācijas pamatlīmeni, pēc tam nonāk siltuma apmaiņas sistēmā un tiek novirzīts uz sildīšanas cilindru. Turklāt, atkarībā no iztvaikošanas ātruma, šķidrums pakāpeniski papildina tvaika kolektora piepildījuma līmeni. Savukārt tvaiks tiek izvadīts caur skursteni vai nonāk procesa zonā turpmākai izmantošanai.

Atšķirības no ugunskura caurules katla

Atšķirība starp šīm vienībām ir sadegšanas kameras vai principā siltumenerģijas avota izvietojuma konfigurācijā attiecībā pret siltummaini un ūdens tvertni. Pirmkārt, tvaika ģenerēšana vispār nav nepieciešama. Uguns cauruļu katls galvenokārt darbojas apkurei ar ūdeni, nodrošinot karstā ūdens sistēmas funkciju. Otrkārt, šādos katlos krāsns atrodas konstrukcijas centrā, un tvertnes ar ūdens cirkulācijas ķēdēm ir lietišķa rakstura. Tie saskaras ar siltummaini uz konstrukcijas ārējās virsmas.

Bet šī nav vienīgā atšķirība starp ugunsdrošības un ūdens cauruļu katliem. Atšķirība notiek arī caur siltuma apmaiņas procesa regulēšanas līdzekļiem. Ūdens caurules agregāta dizains paredz ekonomaizeru, kura dēļ sākotnēji tiek uzsildīts aukstais ūdens. Attiecīgi tālāksiltuma pārneses reakcijas ir intensīvākas un ar mazāku enerģijas patēriņu. No otras puses, ugunsdrošības cauruļu aprīkojuma priekšrocības ietver konstrukcijas vienkāršību un minimālu apkopes pasākumu apjomu ekspluatācijas laikā.

Atšķirības no gāzes cauruļu aprīkojuma

Ūdens cauruļu blokos tiešais siltumenerģijas pārveidotājs ir karstais ūdens, kas piepilda siltummaiņa cirkulācijas caurules. Izrādās efektīvs un drošs ģenerators, kas veicina tvaika ražošanu. Kas attiecas uz gāzes cauruļu katliem, tehniskais projekts pat ārēji var daļēji atbilst ūdens cauruļu konstrukcijām. Vienīgā atšķirība ir tāda, ka siltumenerģijas nesējs būs izplūdes gāzes sadegšanas kamerā. Kā tas ietekmē darbības procesu? Ja ūdens cauruļu katla darbības princips ļauj pilnībā izlietot atkritumus bez atlikumiem līdz iztvaikošanas brīdim un turpmākai tvaika izmantošanai, tad gāzes cauruļu katlam darba gāzes vide būs jāizlaiž jau siltummainī. sistēma. Turklāt šim nolūkam ir paredzētas biezas sprauslas, lai nodrošinātu procesa drošību.

Ūdens cauruļu katlu šķirnes

Galvenā klasifikācijas pazīme ir kolektoru atrašanās vieta. Tradicionāli konstrukcijas ir aprīkotas ar horizontālām mucām, kuras ir ērti savienotas ar cirkulācijas ūdens padeves ķēdēm. Uz platformas paralēli ir uzstādīti divi kolektori, starp kuriem var novietot kurtuvi ar izplūdes kanāliem. Ja tehniskajā telpānav pietiekami daudz vietas, tad tiek izmantoti vertikāli ūdens cauruļu katli uz īpašas komunikācijas pamatnes. Cilindriskās mucas skrien uz augšu, un no apakšas tiek piegādāts darba šķidrums ar dažādu temperatūru. Procesa tvaiks tiek izvadīts augšpusē.

Kuģa ūdens caurules katls

Šādu vienību dizains ir optimāli piemērots izmantošanai kā daļa no jūras transporta. Bet pat šajā gadījumā tiek izmantotas īpašas katlu modifikācijas - starojums. To atšķirīgā iezīme ir radiācijas siltumenerģijas izmantošana, kas arī izdalās degvielas (parasti dīzeļdegvielas) sadegšanas laikā. Obligāts konstrukcijas nosacījums ir krāsns sprauslu augšējā atrašanās vieta. Vēl viena kuģu ūdens cauruļu katla konstrukcijas iezīme ir kombinācija ar tvaika turbīnu iekārtām, kas nodrošina tvaika starpsildīšanu.

Iekārtas apkope

Komunikācijas infrastruktūra ar cauruļvadu elementiem ūdensvadu mezgliem ir diezgan sarežģīta, kas noved pie plaša diagnostikas un remonta tehnisko pasākumu saraksta. Tehniskās apkopes personālam periodiski jāpārbauda cauruļu hermētiskuma stāvoklis, jāveic funkcionālo vienību un automātiskās vadības ierīču defektu noteikšana, kā arī jāuztur savienojumu ar stiprinājumiem uzticamība. Īpaša uzmanība tiek pievērsta siltummaiņa un kolektoru cauruļvadiem - mazākais spiediena kritums var sabojāt konstrukciju, kas radīs apstākļus ķēdes spiediena samazināšanai.

Profidizaini

Vissvarīgākā šādu katlu priekšrocība kopējā tvaika iekārtu saimē ir drošība. Saglabājot optimālu temperatūras līdzsvaru, jūs varat paļauties uz ilgstošu iekārtas darbību bez negadījumiem un darba daļu bojājumiem. Tiek atzīmētas arī plašās ūdensvada kaķa regulēšanas iespējas, ko apstiprina ekonomaizera integrācija ar automātiskiem slēgvārstiem. Ierīces darbojas bez operatora līdzdalības, pamatojoties uz uzstādīto termostatu algoritmu datiem. Tas ļauj ieprogrammēt sistēmu vairākas dienas uz priekšu.

Dizaina mīnusi

Šādu katlu darbības princips ir vērsts uz augstu veiktspēju neatkarīgi no lietošanas apstākļiem. Pēdējā laikā šī nianse ieņem arvien lielāku lomu uz ražošanas jaudu optimizācijas un racionalizācijas fona. Tvaika ūdens cauruļu katlu masīvā korpusa un daudzlīmeņu sakaru apmaiņa liek meklēt alternatīvus risinājumus tvaika ģenerēšanas problēmām. Tomēr nav izslēgta šī katla ierīces samazināšanas koncepcija. Bet šajā gadījumā tiks zaudēta augsta efektivitāte, nemaz nerunājot par iespējām strādāt koģenerācijas režīmā ar paralēlu karstā ūdens darbības nodrošināšanu. Citiem vārdiem sakot, iekārtas ir optimāli piemērotas lielām nozarēm, kurām nepieciešams liels tehnoloģiskā tvaika apjoms, taču tās diez vai noder, lai nodrošinātu patērētājus ar zemu pieprasījumu pēc mērķtiecīgas enerģijas.

Secinājums

Pats jēdziens būtiskā atšķirībaūdens cauruļu katli pieder vienreizējo iekārtu klasei. Šādām iekārtām ir būtiska priekšrocība salīdzinājumā ar autonomām sistēmām, kas slēpjas nepārtraukta ražošanas procesa iespējamībā. Pat maksimālās darbības apstākļos ūdens cauruļu katli spēj darboties ilgu laiku, saglabājot tādu pašu tvaika ražošanas kvalitāti. Cita lieta, ka drošības prasības joprojām izslēdz ilgstošas darbības sesijas ar lielu jaudu. Runājot par autonomiju, attiecībā uz šādiem katliem tas izpaužas enerģijas piegādes nepieciešamības novēršanā. Protams, slēgvārstiem būs nepieciešama vismaz akumulatora jauda, taču ūdens cirkulācijas un sekojošās iztvaikošanas process ir diezgan vadāms bez elektrības.