Cazan cu tuburi de apă: dispozitiv, principiu de funcționare în energie industrială

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Echipamentul de încălzire a apei din cazan este utilizat pe scară largă în industrie, unde se apreciază performanța ridicată a grupurilor electrogene. Astfel de unități sunt utilizate în principal pentru operațiuni tehnologice - de exemplu, pentru a genera abur prin evaporarea apei. Dar posibilitatea de funcționare casnică nu este exclusă, dacă este necesar să se organizeze alimentarea cu apă caldă pentru mai mulți consumatori mari. Printre cele mai optimizate modele de generatoare de abur, se poate remarca designul tubului de apă. Un cazan de acest tip nu este inferior multor analogi în ceea ce privește puterea pe unitatea de timp, dar designul său provoacă multe restricții privind funcționarea în condiții înghesuite.

Dispozitiv unit

Cel mai comun design cu două tobe (colectori) la bază. Acestea sunt rezervoare metalice care sunt interconectate prin conducte diferitediametre. De asemenea, o componentă obligatorie este o cameră de ardere sau un cuptor care generează energie termică. Alte elemente de design includ:

• Conducta de alimentare cu combustibil (de obicei lichid).
• Comunicații de circulație pentru apă.
• Grise și ieșiri pentru apă.
• Ieșire pentru scurgerea apei.
• Despărțitori (dacă vorbim de un sistem de cazan închis în carcasă de protecție).
• Hor.
• Separator cu abur.

Majoritatea elementelor structurale ale cazanului cu tuburi de apă sunt realizate din aliaj de oțel rezistent la căldură. Există și modele din fontă, dar pot fi folosite dacă condițiile de funcționare permit instalarea de unități grele. Elementele tubulare și de montaj pot fi, de asemenea, realizate parțial pe baza ceramicii rezistente la foc, care este mai practică decât metalul. Fereastra focarului și o serie de alte zone posibile de observare sunt realizate din sticlă călită rezistentă la căldură.

Elemente structurale auxiliare

Opțional, centrala poate include dispozitive suplimentare care extind capacitățile și ușurința de utilizare a echipamentului. Printre acestea pot fi remarcate următoarele dispozitive:

• Superîncălzitor. Conceput pentru a crește temperatura aburului la 100 °C și mai mult. În sine, proiectarea unităților cu tuburi de apă nu are ca scop aducerea regimului de temperatură al aburului la anumite valori. De regulă, punctul țintă de lucru este tocmai efectul evaporării. Pe de altă parte, convecțiasupraîncălzitoarele, în funcție de model, sunt capabile să aducă temperatura amestecului de ieșire până la 500 °C, ceea ce poate fi necesar în unele operațiuni tehnologice în producție.
• Dezumidificator. De asemenea, un preparat cu abur care îl usucă prin îndepărtarea excesului de umiditate.
• Acumulator de abur. Dacă cazanul cu tuburi de apă nu poate face față sarcinilor sau, dimpotrivă, umple camera de abur în volume minime, acest dispozitiv va ajuta la echilibrarea modului de funcționare. Acumulatorul preia sau pompează fluxurile de abur în sistem atunci când este necesar.
• Dispozitiv pentru tratarea apei. Apa, ca sursă de generare, are, de asemenea, nevoie de un tratament adecvat. De exemplu, un sistem special de filtrare reduce volumul de oxigen dizolvat, elimină sărurile și substanțele chimice nedorite.
• Astăzi devine din ce în ce mai puțin obișnuit să se facă fără comenzi automate, dar acestea sunt, de asemenea, furnizate standard cu echipamente. Puteți achiziționa doar un set extins de instrumente care vă va permite să monitorizați în mod cuprinzător parametrii de presiune, temperatură, umiditate etc.

Principiul de funcționare

În poziția inițială, două butoaie sunt umplute cu apă - unul complet (apă), iar al doilea (abur) jumătate. În al doilea colector, în interior este prevăzută o membrană de separare, care separă apa de abur. Această limită se numește oglindă de evaporare. Procesul de lucru incepe din momentul in care focarul este aprins, care este conectat la un schimbator de caldura sub forma unui sistem tubular cu apa circulanta. Apa fierbinte intră în primul tambur,menținerea unui volum suficient.

În același timp, începe procesul de evaporare a lichidului în colectorul de abur al cazanului cu tub de apă. Principiul de funcționare al unității se bazează pe schimbul de căldură convectiv, care poate fi efectuat într-un mod natural non-stop. Apa rece din sistemul central de alimentare cu apă trece de nivelul de bază de filtrare, apoi intră în sistemul de schimb de căldură și este direcționată către tamburul de încălzire. În plus, în funcție de viteza de evaporare, lichidul completează treptat nivelul de umplere al colectorului de abur. Aburul, la rândul său, fie este eliberat prin coș, fie intră în zona de proces pentru utilizare ulterioară.

Diferențe față de boilerul cu tub de foc

Diferenta dintre aceste unitati consta in configuratia amplasarii camerei de ardere sau, in principiu, a sursei de energie termica fata de schimbatorul de caldura si rezervorul de apa. În primul rând, generarea de abur nu este deloc necesară. Cazanul cu tuburi de foc funcționează în principal pentru încălzire cu apă, asigurând funcția sistemului de ACM. În al doilea rând, în astfel de cazane, cuptorul este situat în centrul structurii, iar recipientele cu circuite de circulație a apei sunt de natură aplicată. Sunt în contact cu schimbătorul de căldură de pe suprafața exterioară a structurii.

Dar aceasta nu este singura diferență dintre cazanele cu tub de foc și cazanele cu tub de apă. Diferența trece și prin mijloacele de reglare a procesului de schimb de căldură. Designul unității cu tub de apă prevede un economizor, datorită căruia inițial apa rece este preîncălzită. În consecință, mai departereacțiile de transfer de căldură sunt mai intense și cu un consum mai mic de energie. Pe de altă parte, avantajele echipamentelor cu tuburi de foc includ simplitatea structurală și un număr minim de măsuri de întreținere în timpul funcționării.

Diferențe față de echipamentele pentru țevi de gaz

În unitățile cu tuburi de apă, translatorul direct al energiei termice este apa caldă, care umple conductele de circulație ale schimbătorului de căldură. Se dovedește un generator eficient și sigur care contribuie la producerea de abur. În ceea ce privește cazanele cu tuburi de gaz, proiectarea tehnică, chiar și în exterior, poate corespunde parțial structurilor cu tuburi de apă. Singura diferență este că purtătorul de energie termică va fi gazele de eșapament din camera de ardere. Cum afectează acest lucru procesul operațional? Dacă principiul de funcționare al unui cazan cu tuburi de apă permite consumul complet al deșeurilor fără reziduuri până în momentul evaporării și al utilizării ulterioare a aburului, atunci un cazan cu tuburi de gaz va trebui să elibereze gazul de lucru deja în schimbătorul de căldură. sistem. În plus, pentru aceasta sunt prevăzute duze groase pentru a asigura siguranța procesului.

Soiuri de boiler cu tuburi de apă

Principala caracteristică de clasificare este locația colecționarilor. În mod tradițional, structurile sunt echipate cu tobe orizontale, care sunt conectate convenabil la circuitele de alimentare cu apă circulantă. Pe platformă sunt instalate în paralel două colectoare, iar între ele poate fi amplasată un focar cu canale de evacuare. Dacă în camera tehnicănu există suficient spațiu, atunci se folosesc cazane verticale cu tuburi de apă pe un substrat de comunicare special. Tamburele cilindrice se repezi în sus și de jos este furnizat un fluid de lucru cu temperaturi diferite. Aburul de proces este scos în partea de sus.

Cazan cu tuburi de apă pentru nave

Designul unor astfel de unități este potrivit optim pentru utilizarea ca parte a transportului maritim. Dar chiar și în acest caz, se folosesc modificări speciale ale cazanelor - radiații. Caracteristica lor distinctivă este utilizarea energiei termice radiative, care este eliberată și în timpul arderii combustibilului (de obicei motorină). O condiție structurală obligatorie este locația superioară a duzelor cuptorului. O altă caracteristică a designului unui cazan cu tuburi de apă pentru navele marine este combinația cu instalații cu turbine cu abur care asigură încălzirea intermediară a aburului.

Întreținerea echipamentelor

Infrastructura de comunicații cu elemente de conducte este destul de complicată pentru unitățile cu tuburi de apă, ceea ce duce la o listă extinsă de măsuri tehnice pentru diagnosticare și reparare. Personalul de întreținere trebuie să verifice periodic starea țevilor pentru etanșeitate, să efectueze detectarea defectelor unităților funcționale și comenzilor automate și, de asemenea, să mențină fiabilitatea conexiunilor cu elementele de fixare. O atenție deosebită este acordată conductelor schimbătorului de căldură și colectoarelor - cea mai mică cădere de presiune poate deteriora structura, ceea ce va crea condiții pentru depresurizarea circuitului.

Promodele

Cel mai important avantaj al unor astfel de cazane din familia generală de unități de abur este siguranța. Menținând un echilibru optim de temperatură, puteți conta pe funcționarea pe termen lung a echipamentului fără accidente și deteriorarea pieselor de lucru. Se remarcă, de asemenea, capacități largi de reglementare ale pisicii conductei de apă, ceea ce este confirmat de integrarea economizorului cu supape de închidere automată. Dispozitivele funcționează fără participarea operatorului, pe baza datelor algoritmilor de termostat instalați. Acest lucru face posibilă programarea sistemului cu câteva zile înainte.

Design contra

Principiul de funcționare a unor astfel de cazane este axat pe performanțe ridicate, indiferent de condițiile de utilizare. Recent, această nuanță joacă un rol din ce în ce mai important pe fondul optimizării și raționalizării capacităților de producție. Corpul masiv și schimburile de comunicare pe mai multe niveluri ale cazanelor cu tuburi de apă cu abur fac necesară căutarea unor soluții alternative la problemele de generare a aburului. Cu toate acestea, conceptul de minimizare a dispozitivului acestui cazan nu este exclus. Dar in acest caz se va pierde randamentul ridicat, ca sa nu mai vorbim de posibilitatile de lucru in regim de cogenerare cu asigurarea paralela a functionarii ACM. Cu alte cuvinte, echipamentele sunt potrivite în mod optim pentru industriile mari care au nevoie de volume mari de abur de proces, dar nu sunt utile pentru furnizarea consumatorilor cu o cerere scăzută de energie vizată.

Concluzie

Diferența fundamentală dintre conceptul în sineCazanele cu tuburi de apă aparțin clasei de echipamente cu trecere o dată. Astfel de instalații au un avantaj semnificativ față de sistemele autonome, care constă în posibilitatea unui proces de generare continuu. Chiar și în condiții de vârf de funcționare, cazanele cu tuburi de apă sunt capabile să funcționeze timp îndelungat, menținând aceeași calitate a producției de abur. Un alt lucru este că cerințele de siguranță încă exclud sesiunile lungi de operare la puteri mari. În ceea ce privește autonomia, în raport cu astfel de cazane ea se exprimă în eliminarea necesității de alimentare cu energie. Desigur, supapele de închidere vor avea nevoie de cel puțin puterea bateriei, dar procesul de circulație a apei și evaporarea ulterioară este destul de ușor de gestionat fără electricitate.