Kocioł - Boiler

Przenośny (przenośny) kocioł
(zachowana, Zabytkowa Kopalnia Srebra w Tarnowskich Górach Polska ).
Kocioł stacjonarny
( Stany Zjednoczone ).

Kotła jest zamknięty zbiornik , w którym płyn (zwykle wody) ogrzewany. Płyn niekoniecznie musi się gotować . Podgrzany lub odparowany płyn opuszcza kocioł do wykorzystania w różnych procesach lub zastosowaniach grzewczych, w tym w podgrzewaniu wody , centralnym ogrzewaniu , wytwarzaniu energii w oparciu o kotły , gotowaniu i instalacjach sanitarnych .

Źródła ciepła

W elektrowni na paliwo kopalne wykorzystujące obieg parowy do wytwarzania energii, głównym źródłem ciepła będzie spalanie węgla , ropy naftowej lub gazu ziemnego . W niektórych przypadkach paliwo będące produktem ubocznym, takie jak bogate w tlenek węgla gazy odlotowe z baterii koksowniczej, można spalić w celu ogrzania kotła; biopaliwa, takie jak bagassa , jeśli są dostępne z ekonomicznego punktu widzenia, również mogą być stosowane. W elektrowni jądrowej kotły zwane wytwornicami pary ogrzewane są ciepłem wytwarzanym w wyniku rozszczepienia jądrowego. W przypadku, gdy w wyniku jakiegoś procesu dostępna jest duża ilość gorącego gazu, wytwornica pary odzyskowej lub kocioł odzysknicowy może wykorzystać ciepło do produkcji pary przy niewielkim zużyciu lub zerowym zużyciu paliwa; taka konfiguracja jest powszechna w elektrowniach o cyklu kombinowanym, w których stosuje się turbinę gazową i kocioł parowy. We wszystkich przypadkach gazy odlotowe produktów spalania są oddzielone od płynu roboczego obiegu pary, co czyni te systemy przykładami silników spalinowych .

Materiały

Zbiornik ciśnieniowy kotła jest zwykle wykonany ze stali (lub stali stopowej ) lub historycznie z kutego żelaza . Stal nierdzewna , zwłaszcza typu austenitycznego , nie jest stosowana w częściach zwilżanych kotłów ze względu na korozję i pękanie korozyjne naprężeniowe . Jednak ferrytyczna stal nierdzewna jest często stosowana w sekcjach przegrzewaczy, które nie będą narażone na wrzącą wodę , a podgrzewane elektrycznie kotły płaszczowe ze stali nierdzewnej są dozwolone na mocy europejskiej „Dyrektywy dotyczącej urządzeń ciśnieniowych” do produkcji pary do sterylizatorów i dezynfektorów.

W żywych parowych modeli , miedź lub mosiądz jest często stosowane, ponieważ łatwiej jest wytwarzana w kotłach mniejszych rozmiarach. Historycznie, miedź była często używana do produkcji skrzyń ogniowych (szczególnie w lokomotywach parowych ), ze względu na jej lepszą formowalność i wyższą przewodność cieplną; jednak w ostatnich czasach wysoka cena miedzi często sprawia, że ​​jest to nieopłacalny wybór i zamiast tego stosuje się tańsze zamienniki (takie jak stal).

Przez większą część wiktoriańskiej „epoki pary” jedynym materiałem używanym do produkcji kotłów było najwyższej jakości kute żelazo , montowane przez nitowanie . Żelazo to często pozyskiwano ze specjalistycznych hut żelaza , takich jak te w regionie Cleator Moor (Wielka Brytania), znane z wysokiej jakości walcowanej płyty , która była szczególnie odpowiednia do zastosowań krytycznych, takich jak kotły wysokociśnieniowe. W XX wieku praktyka projektowa przesunęła się w kierunku stosowania stali o konstrukcji spawanej , która jest mocniejsza i tańsza, a jej produkcja jest szybsza i przy mniejszym nakładzie pracy. Kotły z kutego żelaza korodują znacznie wolniej niż ich współczesne odpowiedniki ze stali i są mniej podatne na miejscowe wżery i korozję naprężeniową. To sprawia, że ​​długowieczność starszych kotłów z kutego żelaza jest znacznie wyższa niż w przypadku kotłów spawanych ze stali.

Żeliwo może być używane do budowy naczynia grzewczego podgrzewaczy wody użytkowej. Aczkolwiek grzałki takie są zwykle nazywane w niektórych krajach "bojlerami", ich przeznaczeniem jest zwykle wytwarzanie gorącej wody, a nie pary, i dlatego działają one pod niskim ciśnieniem i starają się unikać wrzenia. Kruchość żeliwa czyni go niepraktycznym dla wysokociśnieniowych kotłów parowych.

Energia

Źródłem ciepła dla kotła jest spalanie jednego z kilku paliw , takich jak drewno , węgiel , olej , czy gaz ziemny . Elektryczne kotły parowe wykorzystują elementy grzejne oporowe lub zanurzeniowe . Rozszczepienie jądrowe jest również wykorzystywane jako źródło ciepła do wytwarzania pary , bezpośrednio (BWR) lub w większości przypadków w specjalistycznych wymiennikach ciepła zwanych „generatorami pary” (PWR). Wytwornice pary z odzyskiem ciepła (HRSG) wykorzystują ciepło odrzucone z innych procesów, takich jak turbina gazowa .

Sprawność kotła

Istnieją dwie metody pomiaru sprawności kotła w kodzie testu wydajności ASME (PTC) dla kotłów ASME PTC 4 oraz dla HRSG ASME PTC 4.4 i EN 12952-15 dla kotłów wodnorurowych:

  1. Metoda wejścia-wyjścia (metoda bezpośrednia)
  2. Metoda strat ciepła (metoda pośrednia)

Metoda wejścia-wyjścia (lub metoda bezpośrednia)

Bardziej użyteczna lub powszechniejsza jest bezpośrednia metoda badania sprawności kotła.

Sprawność kotła = moc wyj. / moc wej. = Q × (Hg − Hf) / (q × GCV) × 100%

gdzie

Q, natężenie przepływu pary w kg/h
Hg, entalpia pary nasyconej w kcal/kg
Hf, entalpia wody zasilającej w kcal/kg
q, wskaźnik zużycia paliwa w kg/h
GCV, wartość opałowa brutto w kcal/kg (np. koks naftowy 8200  kcal/kg)

Metoda strat ciepła (lub metoda pośrednia)

Do pomiaru sprawności kotła metodą pośrednią potrzebne są takie parametry jak:

  • Analiza końcowa paliwa (H 2 , S 2 , S, C, ograniczenie wilgotności, ograniczenie popiołu)
  • Procent O 2 lub CO 2 w spalinach
  • Temperatura spalin na wylocie
  • Temperatura otoczenia w °C i wilgotność powietrza w kg/kg
  • GCV paliwa w kcal/kg
  • Procent popiołu w paliwie palnym
  • GCV popiołu w kcal/kg

Konfiguracje

Kotły można podzielić na następujące konfiguracje:

Kocioł garnkowy lub kocioł Haycock / kocioł Haystack
Prymitywny „czajnik”, w którym ogień ogrzewa od dołu częściowo napełniony zbiornik na wodę. Kotły Haycocka z XVIII wieku generalnie wytwarzały i magazynowały duże ilości pary o bardzo niskim ciśnieniu, często niewiele powyżej atmosfery. Mogły one spalać drewno lub najczęściej węgiel. Wydajność była bardzo niska.
Kocioł spalinowy
Z jednym lub dwoma dużymi kominami – wczesny typ lub poprzednik kotła płomienicowego .
Schemat kotła płomieniówkowego
Kocioł płomieniówkowy
Tutaj woda częściowo wypełnia beczkę kotła z niewielką ilością pozostawioną powyżej, aby pomieścić parę ( przestrzeń parowa ). Jest to typ kotła stosowany w prawie wszystkich lokomotywach parowych . Źródło ciepła znajduje się wewnątrz pieca lub paleniska, które musi być stale otoczone wodą, aby utrzymać temperaturę powierzchni grzewczej poniżej temperatury wrzenia . Piec może być umieszczony na jednym końcu rury ogniowej, która wydłuża drogę gorących gazów, zwiększając w ten sposób powierzchnię grzewczą, którą można dodatkowo zwiększyć, zmieniając kierunek gazów przez drugą równoległą rurę lub wiązkę wielu rur ( dwuciągowy lub powrotny kocioł spalinowy); alternatywnie gazy mogą być odprowadzane po bokach, a następnie pod kotłem przez kominy (kocioł 3-ciągowy). W przypadku kotła typu lokomotywa beczka kotła wystaje z paleniska, a gorące gazy przechodzą przez wiązkę płomienic wewnątrz beczki, co znacznie zwiększa powierzchnię grzewczą w porównaniu z pojedynczą rurą i dodatkowo poprawia przenoszenie ciepła. Kotły płomieniówkowe mają zwykle stosunkowo niską wydajność produkcji pary, ale wysoką zdolność magazynowania pary. Kotły płomienicowe spalają głównie paliwa stałe, ale można je łatwo dostosować do paliw płynnych lub gazowych. Kotły płomienicowe mogą być również określane jako kotły typu „scotch-marine” lub „marine”.
Schemat kotła wodnorurkowego.
Kocioł wodnorurkowy
W tym typie rurki wypełnione wodą umieszczane są wewnątrz pieca w wielu możliwych konfiguracjach. Często rury wodne łączą duże bębny, dolne zawierające wodę, a górne parę i wodę; w innych przypadkach, takich jak kocioł jednorurowy, woda jest cyrkulowana przez pompę przez szereg wężownic. Ten typ na ogół zapewnia wysokie szybkości wytwarzania pary, ale mniejszą pojemność magazynowania niż powyższe. Kotły wodnorurkowe mogą być zaprojektowane do wykorzystywania dowolnego źródła ciepła i są generalnie preferowane w zastosowaniach wysokociśnieniowych, ponieważ woda/para pod wysokim ciśnieniem jest zawarta w rurach o małej średnicy, które mogą wytrzymać ciśnienie przy cieńszej ściance. Kotły te są zwykle budowane na miejscu, z grubsza w kształcie kwadratu i mogą mieć wiele pięter.
Kocioł błyskowy
Kocioł błyskowy to wyspecjalizowany typ kotła wodnorurkowego, w którym rury są blisko siebie i woda jest przez nie pompowana. Kocioł rozprężny różni się od typu jednorurowej wytwornicy pary, w której rura jest na stałe wypełniona wodą. W kotle rozprężnym rura jest tak gorąca, że ​​doprowadzana woda szybko zamienia się w parę i zostaje przegrzana . Kotły błyskowe miały pewne zastosowanie w samochodach w XIX wieku, a ich zastosowanie trwało do początku XX wieku.
Kocioł parowozowy zaprojektowany z lat 50. XX wieku , z klasy J Victorian Railways
Kocioł płomieniówkowy z paleniskiem wodnorurowym
Czasami dwa powyższe typy łączy się w następujący sposób: palenisko zawiera zespół rur wodnych, zwanych syfonami termicznymi . Gazy przechodzą następnie przez konwencjonalny kocioł płomienicowy. W wielu węgierskich lokomotywach zainstalowano paleniska wodnorurowe , ale w innych krajach nie cieszyły się one dużym powodzeniem.
Kocioł sekcyjny
W żeliwnym kotle segmentowym, zwanym czasem „kotłem na kotlety wieprzowe”, woda zawarta jest w żeliwnych sekcjach. Sekcje te są montowane na miejscu, aby stworzyć gotowy kocioł.

Bezpieczeństwo

Aby bezpiecznie zdefiniować i zabezpieczyć kotły, niektóre profesjonalne wyspecjalizowane organizacje, takie jak Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Mechanicznych (ASME), opracowują normy i kodeksy przepisów. Na przykład ASME Boiler and Pressure Vessel Code jest standardem zapewniającym szeroki zakres zasad i dyrektyw w celu zapewnienia zgodności kotłów i innych zbiorników ciśnieniowych ze standardami bezpieczeństwa, ochrony i projektowania.

Historycznie kotły były źródłem wielu poważnych obrażeń i zniszczeń mienia z powodu słabo rozumianych zasad inżynierskich. Cienkie i kruche metalowe skorupy mogą pękać, podczas gdy słabo spawane lub nitowane szwy mogą się otwierać, prowadząc do gwałtownego wybuchu pary pod ciśnieniem. Kiedy woda jest przekształcana w parę, rozszerza się do ponad 1000 razy w stosunku do pierwotnej objętości i przemieszcza się w rurach parowych z prędkością ponad 100 kilometrów na godzinę (62 mph). Z tego powodu para jest wydajną metodą przenoszenia energii i ciepła wokół obiektu z centralnej kotłowni do miejsca, w którym jest potrzebna, ale bez odpowiedniego uzdatniania wody zasilającej kocioł, instalacja do wytwarzania pary będzie cierpieć z powodu tworzenia się kamienia kotłowego i korozji. W najlepszym przypadku zwiększa to koszty energii i może prowadzić do niskiej jakości pary, zmniejszonej wydajności, krótszej żywotności instalacji i zawodnej pracy. W najgorszym przypadku może to doprowadzić do katastrofalnej awarii i utraty życia. Zwinięte lub wysunięte rury kotłowe mogą również wyrzucać gorącą parę i dym z wlotu powietrza i rynny paleniskowej, raniąc strażaków ładujących węgiel do komory spalania. Niezwykle duże kotły zapewniające setki koni mechanicznych do obsługi fabryk mogą potencjalnie zburzyć całe budynki.

Kocioł, który ma ubytki wody zasilającej i może gotować się na sucho, może być bardzo niebezpieczny. Jeśli woda zasilająca zostanie następnie wysłana do pustego kotła, mała kaskada napływającej wody natychmiast wrze w kontakcie z przegrzaną metalową powłoką i prowadzi do gwałtownej eksplozji, której nie można kontrolować nawet za pomocą zaworów bezpieczeństwa parowego. Opróżnianie bojlera może się również zdarzyć, jeśli w przewodach doprowadzających parę pojawi się nieszczelność, która jest większa niż mogłaby zastąpić dopływ wody uzupełniającej. Hartford Pętla została wynaleziona w 1919 roku przez Hartford Kocioł parowy Inspekcji i Insurance Company jako sposobu, aby zapobiec występowaniu tego warunku, a tym samym zmniejszenie ich roszczeń ubezpieczeniowych.

Kocioł pary przegrzanej

Przegrzany kocioł na lokomotywie parowej.

W wyniku zagotowania wody powstaje para nasycona , zwana również „parą mokrą”. Para nasycona, składająca się głównie z pary wodnej, przenosi pewną ilość nieodparowanej wody w postaci kropelek. Para nasycona jest przydatna do wielu celów, takich jak gotowanie , ogrzewanie i warunki sanitarne , ale nie jest pożądana, gdy oczekuje się, że para ma przenosić energię do maszyn, takich jak układ napędowy statku lub „ruch” lokomotywy parowej . Dzieje się tak, ponieważ nieunikniona utrata temperatury i/lub ciśnienia, która pojawia się podczas przemieszczania się pary z kotła do maszyny, spowoduje pewną kondensację, w wyniku czego woda w stanie ciekłym zostanie przeniesiona do maszyny. Woda porwana w parze może uszkodzić łopatki turbiny lub w przypadku silnika parowego tłokowego może spowodować poważne uszkodzenia mechaniczne spowodowane blokadą hydrostatyczną .

Kotły na parę przegrzaną odparowują wodę, a następnie podgrzewają ją dalej w przegrzewaczu , powodując, że temperatura odprowadzanej pary jest znacznie wyższa od temperatury wrzenia przy ciśnieniu roboczym kotła. Ponieważ powstała „ sucha para ” jest znacznie gorętsza niż potrzeba do pozostania w stanie pary, nie będzie zawierała znaczącej ilości nieodparowanej wody. Możliwe będzie również wyższe ciśnienie pary niż w przypadku pary nasyconej, dzięki czemu para może przenosić więcej energii. Chociaż przegrzanie dodaje więcej energii do pary w postaci ciepła, nie ma wpływu na ciśnienie, które jest determinowane szybkością pobierania pary z kotła i ustawieniami ciśnienia zaworów bezpieczeństwa . Zużycie paliwa wymagane do wytworzenia pary przegrzanej jest większe niż wymagane do wytworzenia równoważnej objętości pary nasyconej. Jednak ogólna efektywność energetyczna elektrowni parowej (połączenie kotła, przegrzewacza, rurociągów i maszyn) generalnie ulegnie poprawie na tyle, aby z nawiązką zrekompensować zwiększone zużycie paliwa.

Działanie przegrzewacza jest podobne do działania wężownic klimatyzatora , choć w innym celu. Rurociąg parowy jest kierowany przez ścieżkę gazów spalinowych w piecu kotła, w obszarze, w którym temperatura wynosi zwykle od 1300 do 1600 stopni Celsjusza (2372 do 2912 stopni Fahrenheita). Niektóre przegrzewacze są typu promiennikowego, które jak sama nazwa wskazuje, pochłaniają ciepło przez promieniowanie. Inne są typu konwekcyjnego, pochłaniające ciepło z płynu. Niektóre są kombinacją tych dwóch typów. W obu przypadkach ekstremalne ciepło w ścieżce gazów spalinowych ogrzeje również rurociągi parowe przegrzewacza i znajdującą się w nich parę.

Konstrukcja każdej instalacji pary przegrzanej wiąże się z kilkoma wyzwaniami inżynieryjnymi ze względu na wysokie temperatury i ciśnienia robocze. Jedną z kwestii jest wprowadzenie wody zasilającej do kotła. Pompa używany do ładowania kotła musi być w stanie pokonać ciśnienie robocze kotła, jeszcze woda nie popłynie. Ponieważ przegrzany kocioł jest zwykle eksploatowany pod wysokim ciśnieniem, odpowiednie ciśnienie wody zasilającej musi być jeszcze wyższe, co wymaga bardziej wytrzymałej konstrukcji pompy.

Kolejną kwestią jest bezpieczeństwo. Przegrzana para pod wysokim ciśnieniem może być bardzo niebezpieczna, jeśli przypadkowo ulatnia się. Aby dać czytelnikowi pewną perspektywę, elektrownie parowe używane w wielu niszczycielach marynarki wojennej Stanów Zjednoczonych zbudowanych podczas II wojny światowej działały przy ciśnieniu 600  psi (4100  kPa ; 41  bar ) i przegrzaniu 850 stopni Fahrenheita (454 stopni Celsjusza). W przypadku poważnego pęknięcia systemu, wszechobecnego zagrożenia na okręcie wojennym podczas walki , ogromne uwolnienie energii uciekającej przegrzanej pary, zwiększające się do ponad 1600 razy w stosunku do swojej ograniczonej objętości, byłoby równoznaczne z katastrofalną eksplozją, której skutki mogą być spotęgowane przez wydzielanie pary występujące w przestrzeni zamkniętej, takiej jak maszynownia statku . Również małe przecieki, które nie są widoczne w miejscu przecieku, mogą być śmiertelne, jeśli osoba wejdzie na ścieżkę ulatniającej się pary. Dlatego projektanci starają się nadać elementom systemu obsługi pary jak największą siłę, aby zachować integralność. Aby zapobiec wyciekom, stosuje się specjalne metody łączenia rur parowych, przy czym systemy bardzo wysokociśnieniowe wykorzystują połączenia spawane, aby uniknąć problemów z wyciekami w przypadku połączeń gwintowanych lub uszczelkowych .

Generator pary w stanie nadkrytycznym

Kocioł do elektrowni.

Wytwornice pary w stanie nadkrytycznym są często wykorzystywane do produkcji energii elektrycznej . Działają pod ciśnieniem nadkrytycznym . W przeciwieństwie do „kocioł podkrytyczny”, generator pary nadkrytycznej działa pod tak wysokim ciśnieniem (ponad 3200 psi lub 22 MPa), że turbulencja fizyczna, która charakteryzuje wrzenie, przestaje występować; płyn nie jest ani cieczą, ani gazem, lecz płynem nadkrytycznym. W wodzie nie powstają pęcherzyki pary , ponieważ ciśnienie jest powyżej krytycznego punktu ciśnienia, w którym mogą się tworzyć pęcherzyki pary. Gdy płyn rozszerza się przez stopnie turbiny, jego stan termodynamiczny spada poniżej punktu krytycznego, ponieważ obraca turbinę, która obraca generator elektryczny, z którego ostatecznie pobierana jest moc. Płyn w tym momencie może być mieszanką pary i kropel cieczy, gdy przechodzi do skraplacza . Powoduje to nieco mniejsze zużycie paliwa, a tym samym mniejszą produkcję gazów cieplarnianych . Termin „kocioł” nie powinien być stosowany w odniesieniu do wytwornicy pary o ciśnieniu nadkrytycznym, ponieważ w tym urządzeniu nie występuje „wrzenie”.

Akcesoria

Armatura kotłowa i akcesoria

  • Presostaty do kontroli ciśnienia pary w kotle. Kotły mają zazwyczaj 2 lub 3 regulatory ciśnienia: regulator ciśnienia z ręcznym resetowaniem, który działa jako zabezpieczenie poprzez ustawienie górnej granicy ciśnienia pary, regulator ciśnienia roboczego, który kontroluje, kiedy kocioł zapala się w celu utrzymania ciśnienia, oraz dla kotłów wyposażonych w palnik modulowany , modulujący regulator ciśnienia, który kontroluje ilość ognia.
  • Zawór bezpieczeństwa : Służy do rozprężania i zapobiegania ewentualnej eksplozji kotła .
  • Wskaźniki poziomu wody: pokazują operatorowi poziom płynu w kotle, zwany również wziernikiem , wodowskazem lub słupem wody.
  • Zawory odsalające dolne : Zapewniają środki do usuwania cząstek stałych, które kondensują i leżą na dnie kotła. Jak sama nazwa wskazuje, zawór ten zwykle znajduje się bezpośrednio na dnie kotła i jest czasami otwierany, aby wykorzystać ciśnienie w kotle do wypchnięcia tych cząstek.
  • Zawór odsalający: Pozwala na ciągłe uchodzenie niewielkiej ilości wody. Jego zadaniem jest zapobieganie nasycaniu wody w kotle rozpuszczonymi solami. Nasycenie prowadziłoby do pienienia się i powodowało przenoszenie kropel wody z parą – stan znany jako zalewanie . Odmulanie jest również często wykorzystywane do monitorowania składu chemicznego wody kotłowej.
  • Trycock: typ zaworu często używany do ręcznego sprawdzania poziomu cieczy w zbiorniku. Najczęściej spotykany na kotle wodnym.
  • Zbiornik rozprężny: Wydmuch pod wysokim ciśnieniem wchodzi do tego naczynia, gdzie para może bezpiecznie „odparować” i być używana w systemie niskociśnieniowym lub być wypuszczana do atmosfery, podczas gdy wydmuch pod ciśnieniem otoczenia przepływa do drenażu.
  • Automatyczny system wydmuchu/ciągłego odzysku ciepła: Ten system pozwala bojlerowi wydmuchać tylko wtedy, gdy woda uzupełniająca przepływa do bojlera, tym samym przenosząc maksymalną możliwą ilość ciepła z wydmuchu do wody uzupełniającej. Zasadniczo nie jest potrzebny zbiornik rozprężny, ponieważ odprowadzany wydmuch ma temperaturę zbliżoną do temperatury wody uzupełniającej.
  • Otwory ręczne: Są to stalowe płyty instalowane w otworach w „nadgłówku”, aby umożliwić inspekcję i instalację rur oraz inspekcję powierzchni wewnętrznych.
  • Elementy wewnętrzne bębna parowego, seria przesiewaczy, płuczek i puszek (separatory cyklonowe).
  • Odcięcie przy braku wody: Jest to środek mechaniczny (zazwyczaj wyłącznik pływakowy) lub elektroda z wyłącznikiem bezpieczeństwa, która służy do wyłączania palnika lub odcinania paliwa do kotła, aby zapobiec jego uruchomieniu, gdy woda spadnie poniżej pewnego punkt. Jeżeli kocioł jest opalany na sucho (spalany bez wody) może to spowodować pęknięcie lub katastrofalną awarię.
  • Linia odsalania powierzchniowego: Zapewnia środki do usuwania piany lub innych lekkich, niekondensujących się substancji, które mają tendencję do unoszenia się na powierzchni wody wewnątrz kotła.
  • Pompa cyrkulacyjna : Jest przeznaczona do cyrkulacji wody z powrotem do kotła po tym, jak wyparł część swojego ciepła.
  • Zawór zwrotny wody zasilającej lub zawór klapowy: Zawór zwrotny odcinający w linii wody zasilającej . Można go zamontować z boku kotła, tuż poniżej poziomu wody lub na górze kotła.
  • Zasilanie od góry: W tej konstrukcji wtrysku wody zasilającej woda jest podawana do góry kotła. Może to zmniejszyć zmęczenie kotła spowodowane stresem termicznym. Rozpylając wodę zasilającą kilka tac, woda jest szybko podgrzewana, co może zmniejszyć osadzanie się kamienia .
  • Rury lub wiązki schładzaczy: Seria rur lub wiązek rur w bębnie z wodą lub w bębnie parowym, zaprojektowanych do chłodzenia pary przegrzanej, w celu zasilania wyposażenia pomocniczego, które nie wymaga suchej pary lub może zostać przez nią uszkodzone.
  • Linia wtrysku chemikaliów: Przyłącze do dodawania chemikaliów w celu kontrolowania pH wody zasilającej .

Akcesoria parowe

  • Główny zawór odcinający parę:
  • Odwadniacze :
  • Główny zawór odcinający/zwrotny pary: Jest używany w instalacjach wielu kotłów.

Akcesoria do spalania

  • Układ oleju opałowego: podgrzewacze oleju opałowego
  • Instalacja gazowa:
  • System węglowy:

Inne niezbędne przedmioty

Wersja robocza

Paliwo -heated kotła musi dostarczyć powietrze do utleniania swoje paliwo. Kotły na początku umieszczono ten strumień powietrza lub zanurzenia , przez naturalne działanie konwekcji w komin podłączony do gazów spalinowych w komorze spalania. Ponieważ ogrzane spaliny mają mniejszą gęstość niż otaczające kocioł powietrze, spaliny unoszą się w kominie, wciągając gęstsze, świeże powietrze do komory spalania.

Większość nowoczesnych kotłów opiera się na ciągu mechanicznym, a nie naturalnym. Ciąg naturalny jest bowiem zależny od warunków powietrza zewnętrznego i temperatury spalin opuszczających palenisko oraz wysokości komina. Wszystkie te czynniki utrudniają uzyskanie odpowiedniego ciągu, a tym samym sprawiają, że mechaniczne urządzenia ciągnące są znacznie bardziej niezawodne i ekonomiczne.

Rodzaje ciągu można również podzielić na ciąg indukowany , w którym spaliny są odprowadzane z kotła; wymuszony ciąg , w którym do kotła wtłacza się świeże powietrze; i zrównoważony projekt , w którym zastosowano oba efekty. Ciąg naturalny poprzez zastosowanie komina jest rodzajem ciągu indukowanego; ciąg mechaniczny może być indukowany, wymuszony lub zrównoważony.

Istnieją dwa rodzaje przeciągu wywoływanego mechanicznie. Pierwszym z nich jest użycie strumienia pary. Strumień pary zorientowany w kierunku przepływu spalin wprowadza spaliny do komina i pozwala na większą prędkość spalin, zwiększając całkowity ciąg w piecu. Metoda ta była powszechna w lokomotywach parowych, które nie mogły mieć wysokich kominów. Druga metoda polega po prostu na zastosowaniu wymuszonego ciągu (wentylator ID), który usuwa spaliny z pieca i wtłacza spaliny w górę komina. Prawie wszystkie piece z ciągiem indukowanym pracują przy niewielkim podciśnieniu.

Mechaniczny ciąg wymuszony zapewnia wentylator wtłaczający powietrze do komory spalania. Powietrze często przechodzi przez nagrzewnicę powietrza; który jak sama nazwa wskazuje podgrzewa powietrze wpadające do paleniska w celu zwiększenia ogólnej sprawności kotła. Przepustnice służą do kontrolowania ilości powietrza wpuszczanego do paleniska. Piece z wymuszonym ciągiem mają zwykle nadciśnienie.

Zrównoważony ciąg uzyskuje się poprzez zastosowanie ciągu indukowanego i wymuszonego. Jest to bardziej powszechne w przypadku większych kotłów, w których spaliny muszą przebyć dużą odległość przez wiele przejść kotła. Wentylator wyciągowy działa w połączeniu z wentylatorem wymuszonym, co pozwala na utrzymywanie ciśnienia w piecu nieco poniżej atmosferycznego.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

  • American Society of Mechanical Engineers : ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section I . Aktualizowany co 3 lata.
  • Stowarzyszenie Technologii Wodnych: Stowarzyszenie Technologii Wodnych (AWT).
  • Babcock & Wilcox Co. (2010) (1902). Steam, jego generowanie i użytkowanie (opublikowane ponownie). Nowy Jork-Londyn: Nabu Press. Numer ISBN 978-1147-61244-8.