Видове парни котли, MechanicInfo

Парният котел е устройство, което приема водна пара при налягане над атмосферното. Парният котел е метален съд, в който циркулират вода и пара. Котелът се нагрява отвън от димни газове, които са продукти от изгарянето на горивото. Топлината, съдържаща се в димните газове, се предава на водата през металните стени на котела, нагрява я и я изпарява; Получената пара се прегрява до необходимата температура и след това се използва в котелни инсталации.

Видове парни котли.

Съвременните стационарни котли са разделени на котли:

— с пламъчни тръби;
- с димоотводни тръби;
- цилиндрични;
- хоризонтален водопровод;
- вертикални водотръбни котли.

Цилиндричен парен котел.

Цилиндричните котли (фиг. 1) са най-старият тип парни котли с голям воден обем, външна пещ и само външната повърхност на цилиндъра се нагрява с газове. Котелът се състои от цилиндрична част с прикрепен към нея сух параход.

Фиг. 1. Общ изглед на цилиндричен котел.

Недостатъците на цилиндричните котли включват:

- ограничена нагряваща повърхност и лошото й използване;
- ниска производителност;
— ниско налягане на парата;
- неикономични;
- много тегло;
- експлоатационна ненадеждност и голяма площ, заета от котела.

Следователно такива котли в момента почти не се произвеждат.

Пламъчнотръбни котли.

Котлите с пламъчни тръби представляват цилиндричен железен барабан с една или две пламъчни тръби, прикрепени към дъната (фиг. 2).

Фиг. 2. Котел с една пламъчна тръба:

1 – тяло на котела; 2 - пламъчна тръба; 3 - параход.

Пламъчните тръби са монтирани във водното пространство на котела между дъната. Отвън пламъчните тръби се измиват от вода по цялата повърхност, а газовете преминават вътре в тръбите. Котлите се произвеждат с гладки и вълнообразни пламъчни тръби (фиг. 3). При котли с една пламъчна тръба, последната почти винаги е монтирана леко изместена от вертикалната и хоризонталната ос на барабана на котела. Това разположение на пламъчната тръба създава по-добра циркулация на водата и прави почистването и проверката на котела по-удобни. Горивните камери обикновено се намират вътре в тръбите.

Тръби за котли.

Фиг. 3. Пламъчни тръби.

а - гладка; b – вълнообразен.

Котлите с една димоотводна тръба се наричат Cornvalian, а тези с две се наричат Lancashire. Тези котли заемат голям обем, имат значително тегло и поради това се произвеждат само с малки мощности, с ниско налягане. Използват се в малки промишлени котли.

Напоследък при котли с пламъчни тръби дъната са щамповани, изпъкнали, с голям радиус на закръгление към фланеца. Флантирането на дъното за закрепване на пламъчните тръби се извършва предимно вътре в барабана, което осигурява охлаждане на нитовия шев с вода.Пламъчните тръби се препоръчват да бъдат вълнообразни. Гофрираните тръби увеличават нагряващата повърхност и по-добре възприемат колебанията при промяна на температурата на нагряване и налягането вътре в барабана. Гладките тръби за твърдост и компенсиране на температурните промени са свързани с пръстени на Адамсън (фиг. 4).

Фиг. 4. Пръстен на Адамсън.

Положителните свойства на котлите с пламъчни тръби включват голяма водаобемът, който осигурява стабилна работа на котела с ръчно запалване, неравномерно водоснабдяване и неравномерно потребление на пара. Тези котли са лесни за ремонт и поддръжка.

Отрицателните свойства на тези котли включват:

- значителна площ, заета от котела;
- много тегло;
- бавно и скъпо разпалване;
- дистанционна горивна камера при използване на ниско съдържание на гориво;
- ниско налягане, развивано от котела.

Котли с огнетръбни тръби.

Котлите от най-простия тип с пожарни тръби се състоят от цилиндричен барабан, две дъна, голям брой пожарни тръби, през които преминават горещи газове. Пещта е разположена под котела, а димоотводните тръби образуват димоотвод.

Димни тръби на котела.

Тръбите се навиват на две плоски дъна, които са допълнително подсилени с анкерни пръти (връзки) и специални шалове.

Недостатъците на такива котли включват:

- висока твърдост на конструкцията, причиняваща значително пренапрежение на метала и течове в местата на разширяване на тръбите от резки промени в температурата в котела;
— ограничен капацитет на пара;
— неспособност на огнеупорните тръби, поради големия диаметър на барабана и плоската форма на дъната, да издържат на повишено налягане на парата.

Димните тръби в тръбната решетка (до дъното на котела) се поставят в ъглите на квадрат или във върховете на равностранен триъгълник, така че празнините между тръбите да са 25-30 mm. Подреждането на тръбите по върховете на равностранен триъгълник позволява поставянето на по-голям брой тръби. Единият край на димната тръба е направен с малко по-голям диаметър, което улеснява монтирането на тръбите и премахването им, когаторемонт. Плоските дъна на котлите, пукнати от налягането на парата, са подсилени с анкерни пръти, които свързват двете дъна.

На определени места на дъната и в пролуките между димоотводните тръби се поставят кръгли железни връзки. Често вместо връзки от кръгло желязо се използват същите димни тръби с по-дебели стени, чиито краища, като тези на анкерни пръти, са изрязани и завинтени в дъната. Понастоящем почти не се произвеждат прости котли с огнетръбни тръби и долни пещи.

Комбиниран парен котел.

Широко разпространени са котлите, при които пламъчните тръби са комбинирани с димогарни, а пещите са разположени под котлите. Такива котли се наричат комбинирани. Един от комбинираните видове котли са локомобилните котли (фиг. 5). Изграждат се с или без паропрегревател. Значителни недостатъци на такива котли са:

- ограничена мощност;
— ниско налягане на парата;
- необходимостта от висококачествено гориво;
- течове в местата на валцуване на тръби с бързи и резки промени в натоварването.

Локомобилен котел.

Фиг. 5. Локомбилен парен котел:

1 – тяло на котела; 2 - пламъчна тръба; 3 - противопожарни тръби; 4 - сух параход.

Принцип на работа на водотръбния парен котел.

Водотръбните котли (фиг. 6) се състоят от един или повече барабани с вътрешна система от тръби с малък диаметър.

Отличителна черта на водотръбните котли са снопове от котелни тръби, вътре в които циркулира вода. Отвън тръбите се измиват с горещи газове. Следователно нагревателната повърхност в тези котли се формира от всички повърхности на тръбите на котела.

Тръбите на котела са свързани към камерите чрез разширяване на стенитетръби. В камерите срещу всяка тръба се правят шахти или по един голям люк на група тръби. Стените на камерата са свързани с анкерни пръти за здравина.

В един котел се монтират до 400 бойлерни тръби. Тръбите се подреждат на редове в хоризонтална или вертикална посока, в зависимост от котелната система. Разстоянието между осите на тръбите по хоризонталната линия е 150-170 mm, а по вертикалната линия 130-150 mm. Външният диаметър на тръбите на котела е от 76 до 102 mm (средно 95 mm) с дължина 5 m.

Добрите условия за циркулация на водата, парата и газовия поток осигуряват висока паропроизводителност на котела. При котлите котелните тръби са монтирани с определен наклон, което допринася за по-добро отделяне на парата и преминаването на парни мехурчета към горния барабан.

Видове водотръбни котли.

По конструкция водотръбните котли се делят на хоризонтални водотръбни и вертикални водотръбни.

Хоризонтален водотръбен котел.

Хоризонталният водотръбен котел се състои от сноп от котелни тръби, две камери, прегревател и цилиндричен барабан (колектор). Камерите са направени нитовани или заварени.

В стените на камерите се навиват тръби за варене. Отворите в камерите се затварят с люкове. Котелните тръби са разположени в хоризонтални водотръбни котли с наклон към хоризонта под ъгъл 15 ° и във вертикални водотръбни котли с наклон 45 ° или повече спрямо хоризонта.

От хоризонталните водотръбни котли могат да се отделят котли от системата Шухов с един или повече надлъжни барабани, а в модернизирани конструкции - с един напречен барабан.

Конструкция на котела на Шухов.

Фиг. 6. Шухов хоризонтален водотръбен котел:

1 - барабан, 2 - колектор; 3-сухопарник; 4 - колектор за кал; 5 - прегревател; 6 - тръбни снопове.

При котела на Шухов (фиг. 6) тръбните снопове се навиват в дъното на цилиндрични колектори (камери), които образуват тръбна батерия. Две батерии са инсталирани вертикално; колекторите на горната и долната батерия са занитени заедно по двойки. Колекторите на горните батерии са свързани чрез разклонителни тръби към надлъжните барабани. За да се улесни излизането на сместа пара-вода от долната батерия, предният колектор е оборудван с тръба, през която сместа пара-вода влиза в барабана.

Хоризонталните водотръбни котли са изградени с малък и среден капацитет с очакване на ниско налягане.

Вертикални водотръбни котли.

Вертикалните водотръбни котли (фиг. 7) се състоят от снопове от котелни тръби, прегревател и цилиндричен барабан (колектор). При вертикалните водотръбни котли котелните тръби са разположени под стръмен наклон. Това разположение на тръбите позволява да се получи повече пара на час от един квадратен метър водна площ. В допълнение, тези котли заемат малко място в сравнение с други. Благодарение на положителните си качества те са спечелили водеща позиция в парната индустрия. Котлите се изграждат в по-голямата си част с котлови тръби, огънати по такъв начин, че да влизат в колектора перпендикулярно на стените на барабана. Поради четирикратната промяна на посоката на движение, горещите газове многократно влизат в контакт с тръбите на котела, в резултат на което те най-пълно предават топлината на водата. Циркулацията в тези котли е добра. Котлите имат голямо пещно пространство.

Фиг. 7. Общ изглед на вертикален петбарабанен водотръбен котел с прегревател.

Вертикални водотръбни котли в процес на изгражданеосновно едно- и двубарабанни, ниско и средно налягане от всякакъв капацитет.

Еднократен парен котел. Принцип на работа на еднопроточен котел.

Специално място в дизайна заемат еднократните котли с високо налягане. Еднократните котли нямат барабани, а представляват система от нагрети бобини, в които водата се подава от захранващи помпи. При движение водата постепенно се нагрява до температурата на изпаряване, парата прегрява и тече директно към парните инсталации.

Парните котли са разделени на две части:

- долната част на котела, пълна с вода, се нарича водно пространство;
- горната част на котела, пълна с пара - парно пространство. Границата между парното и водното пространство се нарича водно ниво или изпарително огледало.

Повърхността на котела, измита, от една страна, от горещи газове, а от друга страна, от вода, се нарича нагревателна повърхност на котела, а границата на контакт между горещите газове и стената на котела се нарича линия на запалване.

Количеството пара, произведено от котела на час, се нарича парна мощност на котела или неговата мощност. Котлите с паропроизводителност до 10 t/h пара се считат за котли с ниска мощност, от 10 до 60 t/h са котли със средна мощност, а над 60 t/h са котли с висока мощност. Котли, произвеждащи пара с налягане до 25 atm, се считат за котли с ниско налягане, до 40 atm - котли със средно налягане и над 40 atm - котли с високо налягане. В момента има котли, които произвеждат пара при налягане от 130-140 atm и по-високо.