На электростанции ископаемого топлива с использованием парового цикла для производства электроэнергии основным источником тепла будет сжигание угля , нефти или природного газа . В некоторых случаях побочное топливо, такое как угарные отютпольты коксовой батареи, могут быть сгорели, чтобы нагреть котел; Биотопливо, такие как Bagasse , где экономически доступны, также могут быть использованы. На атомной электростанции котлы, называемые парогенераторами, нагреваются нагреванием, производимым ядерным делением. В тех случаях, когда в некотором процессе доступен большой объем горячего газа, парогенератор или восстановительный котел для восстановления тепла может использовать тепло для производства пар, практически без дополнительного топлива; Такая конфигурация распространена на электростанции комбинированного цикла , где используется газовая турбина и паровой котел. Во всех случаях газы отходов продукта сгорания отделены от рабочей жидкости парового цикла, что делает эти системы примерами двигателей внешнего сгорания .
Сосуд под давлением котла обычно изготовлен из стали (или сплавной стали ) или исторически из кованого железа . Нержавеющая сталь , особенно аустенитные типы , не используется в смачиваемых частях котлов из -за коррозии и трещин в коррозии . [ 3 ] [ страница необходима ] Тем не менее, ферритная нержавеющая сталь часто используется в участках перегревателя, которые не будут подвергаться воздействию кипящей воды , а котлы из нержавеющей стали с электрическим раскрытием разрешены в рамках европейской «Директивы на оборудование для давления» для производства пара для стерилизаторов и дезинфекторов. [ 4 ]
В в прямом эфире моделях часто используются , медь или латунь потому что его легче изготовлено в котлах меньшего размера. Исторически, медь часто использовалась для пожарных ящиков (особенно для паровых локомотивов ) из -за ее лучшей формируемости и более высокой теплопроводности; Однако в более поздние времена высокая цена на медь часто делает этот неэкономичный выбор, а вместо этого используются более дешевые заменители (например, сталь). [ Цитация необходима ]
Для большей части викторианского «эпоха пара» единственным материалом, используемым для проведения котла, был самый высокий уровень кованого железа , с сборкой путем захватывания . Это железо часто получали от специализированных железных заводов , таких как в районе Cleator Moor (Великобритания), отмеченного высоким качеством их свернутой пластины , которая была особенно подходит для использования в критических приложениях, таких как котлы высокого давления. В 20 -м веке практика дизайна двинулась в направлении использования стали, с сварной конструкцией, которая является более сильной и дешевой, и может быть изготовлена быстрее и с меньшим количеством рабочей силы. Кованые железные котлы кормозили гораздо медленнее, чем их современные стальные коллеги, и менее подвержены локализованной ячеек и стрессовой коррозии. Это делает долговечность старых кованых котлов, намного превосходящих сварные стальные котлы. [ Цитация необходима ]
Чугут может использоваться для нагреваемого сосуда домашних водонагревателей. Хотя такие нагреватели обычно называют «котлами» в некоторых странах, их целью, как правило, производить горячую воду, а не пар, и поэтому они работают с низким давлением и стараются избегать кипения. Бетлисность чугуна делает его непрактичным для паровых котлов высокого давления.
Примитивный «чайник», где огонь нагревает частично заполненный контейнер для воды снизу. Котлы с сенококом 18-го века обычно производят и хранятся большие объемы пар очень низкого давления, часто почти выше атмосферы. Они могут сжигать древесину или чаще всего, уголь. Эффективность была очень низкой.
Здесь вода частично заполняет ствол котла небольшим объемом, оставшимся выше, чтобы разместить пара ( паровое пространство ). Это тот тип котла, используемого почти во всех паровых локомотивах . Источник тепла находится внутри печи или пожарной коробки , которая должна быть постоянно окружена водой, чтобы поддерживать температуру поверхности нагревания ниже температуры кипения . Печь может быть расположена на одном конце пожарной трубки, которая удлиняет путь горячих газов, таким образом увеличивая нагревательную поверхность, которая может быть дополнительно увеличена, сделав газы в обратном направлении через вторую параллельную трубку или пучок нескольких труб ( двухпроходной или возвратный дымовой котел); Альтернативно, газы могут быть взяты вдоль боковых сторон, а затем под котлом через дымовые световые материалы (котл с 3 проходами). В случае котла локомотивного типа, ствол котла простирается от пожарной коробки, а горячие газы проходят через пачку пожарных трубок внутри ствола, что значительно увеличивает поверхность нагрева по сравнению с одной трубкой и еще больше улучшается теплопередача . Котлы с пожарной трубкой обычно имеют сравнительно низкую скорость производства пара, но высокую емкость для хранения паров. Котлы с пожарной трубкой в основном сжигают твердое топливо, но легко адаптируются к таковым жидкости или газа. Котлы с пожарной трубкой также могут быть названы котлами типа «шотландская» или «морские». [ 7 ]
В этом типе трубки, заполненные водой, расположены внутри печи в ряде возможных конфигураций. Часто водяные трубки соединяют большие барабаны, нижние, содержащие воду, а верхние пары и воды; В других случаях, таких как котел монобирки, вода циркулируется насосом через последовательность катушек. Этот тип обычно дает высокие показатели производства пара, но меньше емкости для хранения, чем вышеизложенное. Котлы с водной трубкой могут быть разработаны для использования любого источника тепла и, как правило, предпочтительны в применении высокого давления, поскольку вода/пара высокого давления содержатся в трубах небольших диаметров, которые могут противостоять давлению более тонкой стеной. Эти котлы обычно строится на месте, примерно квадратной формы и могут быть многоэтажными. [ 7 ]
Флэш-котел-это специализированный тип котла с водопроводной трубкой, в котором трубки находятся близко друг к другу, а вода прокачивается через них. Флэш-котел отличается от типа парового генератора монобирного труба, в котором трубка постоянно заполнена водой. В котле вспышки трубка остается настолько горячей, что корм для воды быстро вспыхнута в пар и перегревается . Flash -котлы использовали в автомобилях в 19 веке, и это использование продолжалось до начала 20 -го века.
Котел с огненной трубкой с пожарной коробкой с водой
Иногда два вышеупомянутых типа были объединены следующим образом: Firebox содержит сборку водопроводных трубок, называемых тепловыми сифонами . Затем газы проходят через обычный котел Firebebe. Пожарные коробки с водой были установлены во многих венгерских локомотивах, [ Цитация необходима ] но встретились с небольшим успехом в других странах.
Секционный котел
В чугунном секционном котле, который иногда называется «котел из свиной отбивки», вода находится внутри чугунных секций. [ Цитация необходима ] Эти разделы собираются на месте для создания готового котла.
Чтобы безопасно определить и защищать котлы, некоторые профессиональные специализированные организации, такие как Американское общество инженеров -механиков (ASME), разрабатывают стандарты и коды регулирования. Например, код котла и сосуда ASME и сосуда давления является стандартом, предоставляющим широкий спектр правил и директив для обеспечения соответствия котлам и другим сосудам давления со стандартами безопасности, безопасности и проектирования. [ 8 ]
Исторически, котлы были источником многих серьезных травм и разрушения собственности из -за плохо изученных инженерных принципов. Тонкие и хрупкие металлические раковины могут разрываться, в то время как плохо сварные или прикованные швы могут открыться, что приводит к жестокому извержению пар под давлением. Когда вода преобразуется в пар, она расширяется до более 1000 раз превышает первоначальный объем и путешествует по паровым трубам со скоростью более 100 километров в час (62 миль в час). Из-за этого пар является эффективным методом перемещения энергии и нагрева вокруг участка от центрального котла до того места, где он необходим, но без правой обработки питательной воды котла, завод с паром будет страдать от формирования масштаба и коррозии. В лучшем случае это увеличивает затраты на энергию и может привести к низкокачественному пар, снижению эффективности, более короткой жизни растений и ненадежной работе. В худшем случае это может привести к катастрофической неудаче и гибели жизни. Разрушенные или смещенные котлыми трубки также могут распылять шнурирующий пар и курить из воздухозаборника и стрельбы, ранив пожарных, которые загружают уголь в пожарную камеру. Чрезвычайно крупные котлы, обеспечивающие сотни лошадиных сил для эксплуатации фабрик, могут потенциально снести целые здания. [ 9 ]
Котел, который имеет потерю питательной воды и разрешается высыхать в сухую, может быть чрезвычайно опасным. Если питательная вода отправляется в пустой котел, небольшой каскад входящей воды мгновенно кипит при контакте с перегретой металлической оболочкой и приводит к сильному взрыву, который не может контролироваться даже безопасными паровыми клапанами. Слива котла также может произойти, если в линиях подачи паровых линий произойдет утечка, которая больше, чем может заменить водоснабжение. Хартфордская петля была изобретена в 1919 году компанией Hartford Steam Cower Inspection и страховой компании в качестве метода, который поможет предотвратить это условие, и тем самым уменьшить их страховые требования. [ 10 ] [ 11 ]
Когда вода варят, результатом является насыщенный пар , также называемый «мокрый пара». Насыщенный пара, в то время как в основном состоящий из водяного паров, несет некоторую необработанную воду в виде капель. Насыщенный пара полезен для многих целей, таких как приготовление пищи , отопление и санитария , но нежелательна, когда ожидается, что пара будет передавать энергию на машины, такую как двигательная система корабля или «движение» парового локомотива . Это связано с тем, что неизбежная температура и/или потери давления, возникающие при переезде из парка от котла в механизм, вызовут некоторую конденсацию, что приведет к тому, что жидкая вода переносится в машины. Вода, заинтересованная в парах, может повредить турбинным лопастям или в случае поршневого пароточного двигателя , может привести к серьезным механическим повреждениям из -за гидростатического замка .
Перегретые паровые котлы испаряют воду, а затем дополнительно нагрейте пар в перегревателе , что приводит к тому, что температура сброшенной пары значительно выше температуры кипения при рабочем давлении котла. Поскольку полученный « сухой пар » намного горячее, чем необходимо, чтобы оставаться в паровом состоянии, он не будет содержать какую -либо значительную необработанную воду. Кроме того, будет возможно более высокое давление пара, чем при насыщенном пар, что позволит пар носить больше энергии. Хотя перегрев добавляет больше энергии в пар в форме тепла, не влияет на давление, которое определяется скоростью, с которой пара извлекается из котла и настройки давления предохранительных клапанов . [ 12 ] Расход топлива, необходимый для генерации перегретого пар, больше, чем необходимый для генерации эквивалентного объема насыщенного пара. Тем не менее, общая энергоэффективность паровой установки (комбинация котла, перегревателя, трубопроводов и машин), как правило, будет достаточно улучшена, чтобы более чем компенсировать увеличение расхода топлива.
Операция перегревателя аналогична катушкам на кондиционере , хотя и для другой цели. Паровой трубопровод направляется по пути дымового газа в котлом печи, область, в которой температура обычно составляет от 1300 до 1600 градусов по Цельсию (2372 и 2912 градусов по Фаренгейту). Некоторые сверхсиаторы - сияющий тип, который, как следует из названия, они поглощают тепло в результате излучения. Другие являются конвекционным типом, поглощающим тепло от жидкости. Некоторые из них являются комбинацией двух типов. С помощью любого метода экстремальное жара в пути дымового газа также нагревает перегревательную трубопроводу и пара внутри.
Дизайн любой перегретой паровой установки представляет несколько инженерных проблем из -за высоких рабочих температур и давления. Одним из соображений является введение питательной воды в котел. Насос , используемый для зарядки котла, должен иметь возможность преодолеть рабочее давление котла, иначе вода не будет течь. Поскольку перегретый котел обычно эксплуатируется при высоком давлении, соответствующее давление питательной воды должно быть еще выше, требуя более надежной конструкции насоса.
Другое соображение - безопасность. Высокое давление, перегретый пар может быть чрезвычайно опасным, если он непреднамеренно убегает. Чтобы дать читателю некоторую перспективу, паровые растения, используемые во многих ВМС США, эсминцах построенные во время Второй мировой войны , работавших на 600 фунтов на квадратный дюйм (4100 кПа ; 41 бар ) давление и 850 градусов по Фаренгейту (454 градуса Цельсия). В случае серьезного разрыва системы, постоянной опасности в военном корабле во время боя , огромный выброс энергии сбегающего перегретого пар, расширяясь до более чем 1600 раз его ограниченного объема, будет эквивалентным катаксальному взрыву, чей Эффекты будут усугубляться выпуском Steam, происходящим в ограниченном пространстве, таком как корабельный машинный отдел . Кроме того, небольшие утечки, которые не видны в точке утечки, могут быть смертельными, если человек вступит в путь сбегающего пар. Следовательно, дизайнеры стремятся дать паровым компонентам системы как можно большую силу, чтобы поддерживать целостность. Специальные методы соединения паровых труб вместе используются для предотвращения утечек, при этом системах с очень высоким давлением используется Сварные суставы, чтобы избежать проблем с утечкой с резьбовыми или протекающими соединениями.
Суперкритические парогенераторы часто используются для производства электроэнергии . Они работают при суперкритическом давлении. В отличие от «субкритичного котла», суперкритический парогенератор работает при таком высоком давлении (более 3200 фунтов на квадратный дюйм или 22 МПа), что физическая турбулентность, которая характеризует кипение, перестает возникать; Жидкость не является ни жидкой, ни газом, а супер-критической жидкостью. В воде нет генерации пузырьков пара, потому что давление выше критической точки давления, при которой могут образовываться пузырьки пара. По мере того, как жидкость расширяется через стадии турбины, ее термодинамическое состояние падает ниже критической точки, поскольку она работает, поворачивая турбину, которая поворачивает электрический генератор, из которого в конечном итоге извлекается мощность. Жидкость в этой точке может быть смесью каплей пара и жидкости, когда она проходит в конденсатор . Это приводит к немного меньшему использованию топлива и, следовательно, меньше производства парниковых газов . Термин «котел» не должен использоваться для парагенератора суперкритического давления, так как в этом устройстве не происходит «кипячения».
Давления , чтобы контролировать давление пара в котле. Котлы, как правило, имеют 2 или 3 давления: давление ручного разрешения, которое функционирует как безопасность, устанавливая верхний предел давления пара, работающий давление, который управляет, когда котел стреляет для поддержания давления, и для котлов, оснащенных модулирующей горелкой , модулирующий давление, который контролирует количество огня.
Индикаторы уровня воды: они показывают оператора уровень жидкости в котле, также известный как зерновой стакан , манометр воды или толще воды.
нижних взрывов Клапаны : они предоставляют средства для удаления твердых частиц, которые конденсируются и лежат на дне котла. Как следует из названия, этот клапан обычно расположен непосредственно на дне котла и иногда открывается для использования давления в котле, чтобы вытолкнуть эти частицы.
Непрерывный клапан продувки: это позволяет небольшому количеству воды уходить непрерывно. Его цель состоит в том, чтобы предотвратить насыщенную воду в котле растворенные соли. Насыщенность приведет к пени и приведет к переносу капель воды с паром - состояние, известное как заполнение . Выдут также часто используется для мониторинга химии котловой воды.
Трикок: тип клапана , который часто используется для вручную проверять уровень жидкости в резервуаре. Чаще всего встречается на водяном котле.
Флэш-бак: продувка высокого давления попадает в этот сосуд, где пара может «безопасно мигать» и использоваться в системе низкого давления или вентилируется в атмосферу, в то время как продувка давления окружающего средства течет, чтобы стечь.
Автоматическая продувка/непрерывная система восстановления тепла: эта система позволяет котлам продувать только тогда, когда вода макияжа течет в котел, тем самым перенося максимальное количество тепла от продувки к воде макияжа. Обычно не требуется флэш -бак, так как разряженная продувка находится близко к температуре макияжа.
Ручные отверстия: это стальные пластины, установленные в отверстиях в «заголовке», чтобы обеспечить проверку и установку трубок и проверку внутренних поверхностей.
Steam Drum Internals, серия экрана, скруббер и банки (циклоновые сепараторы).
Низкооборотная обрезания: это механическое средство (обычно плавающее переключатель) или электрод с безопасным переключателем, который используется для выключения горелки или отключения топлива в котел, чтобы она не запустила, как только вода выйдет ниже определенной точка. Если котел «сухой» (сгорел без воды), он может вызвать разрыв или катастрофический сбой.
Линия продувки поверхности: она обеспечивает средства для удаления пены или других легких неконденсируемых веществ, которые имеют тенденцию плавать на вершине воды внутри котла.
Циркуляционный насос : он предназначен для циркуляции воды обратно в котел после того, как он изгнал часть своего тепла.
питательной воды Клапан для проверки или клапан клака: невозвратный останавливающий клапан в линии питательной воды . Это может быть установлено в сторону котла, чуть ниже уровня воды или к вершине котла. [ 13 ]
Верхняя подача: в этой конструкции для впрыска питательной воды вода питается верхней частью котла. Это может уменьшить усталость котла, вызванную тепловым напряжением. Опрыгнув питательную воду на серию подносов, вода быстро нагревается, и это может уменьшить известность .
Десуперхитральные трубки или пакеты: серия трубок или пучков трубок в водяном барабане или паровой барабане, предназначенной для охлаждения перегретого пар, для подачи вспомогательного оборудования, которое не нужно или может быть повреждено сухим пар.
Линия химической инъекции: соединение для добавления химических веществ для контроля pH питательной воды .
Котел -хит -хит -хэп должен обеспечить воздух для окисления своего топлива. Ранние котлы предоставили этот поток воздуха или наброска , благодаря естественному действию конвекции в дымоходе, соединенном с выхлопной камерой сгорания. Поскольку нагретый дымовой газ менее плотный, чем окружающий воздух, окружающий котел, дымовой газ поднимается в дымоходе, вытягивая более плотный, свежий воздух в камеру сгорания. [ Цитация необходима ]
Большинство современных котлов зависят от механического проекта, а не естественного проекта. Это связано с тем, что естественный проект подлежит внешним воздушным условиям и температурой дымовых газов, покидающих печь, а также высоту дымохода. Все эти факторы затрудняют достижение надлежащего проекта и, следовательно, делают механический проект оборудования гораздо более надежным и экономичным. [ Цитация необходима ]
Типы проекта также можно разделить на индуцированный черновик , где вытяжные газы вытаскиваются из котла; Принудительный проект , где свежий воздух втягивается в котел; и сбалансированный проект , где используются оба эффекта. Естественный черновик с помощью дымохода является типом индуцированного черновика; Механический черновик может быть индуцирован, принудительно или сбалансирован.
Существует два типа механического черновика. Первый - это использование паровой струи. Паровой струй, ориентированный в направлении потока дымовых газов, индуцирует дымовые газы в стек и позволяет увеличить скорость дымового газа, увеличивающую общую тягу в печи. Этот метод был обычным явлением на паровых локомотивах, которые не могли иметь высокие дымоходы. Второй метод - просто использовать индуцированный черновой вентилятор (вентилятор ID), который удаляет дымовые газы из печи и заставляет выхлопного газа вверх в стеке. Почти все индуцированные черновые печи работают с слегка отрицательным давлением.
Механический принудительный проект обеспечивается с помощью вентилятора, принуждающего воздух в камеру сгорания. Воздух часто проходит через воздушный нагреватель; Что, как следует из названия, нагревает воздух, идущий в печь, чтобы повысить общую эффективность котла. За демпферами используются для контроля количества воздуха, допущенного в печь. Принудительные черновые печи обычно имеют положительное давление.
Сбалансированный черновик получается путем использования как индуцированного, так и принудительного черновика. Это чаще встречается с более крупными котлами, где дымовые газы должны проходить на большие расстояния через много проходов котла. Индуцированный вентилятор работает в сочетании с принудительным вентилятором, позволяющим поддерживать давление печи, немного ниже атмосферного.
^ Steingress, Frederick M. (2001). Котлы с низким давлением (4 -е изд.). Американские технические издатели. ISBN 0-8269-4417-5 .
^ Steingress, Frederick M.; Фрост, Гарольд Дж.; Уокер, Дэррил Р. (2003). Котлы высокого давления (3 -е изд.). Американские технические издатели. ISBN 0-8269-4300-4 .
^ Хартфордская инспекция и страховая компания Hartford (1911). Локомотив . Hartford Steam Cower Inspection and Insurance Co. - через Google Books. В 1909 году статья о масштабном взрыве котла Pabst Brewing Company, которая уничтожила здание и взорвала детали на крышу близлежащих зданий. Этот документ также содержит список повседневных несчастных случаев и резюме несчастных случаев по году, а также обсуждения претензий на ущерб котлам.
Arc.Ask3.Ru Номер скриншота №: af8cbf8d4c252303ed22fa35277b85e0__1723340760 URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/af/e0/af8cbf8d4c252303ed22fa35277b85e0.html Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1: Boiler - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)
