Паровые котлы являются важным компонентом системы отопления дома. Они в основном отвечают за обеспечение теплой и комфортной среды в доме в холодные зимние месяцы. Тепловое оборудование работает за счет передачи тепла от источника горения (газовой горелки) воде, циркулирующей через котел. Эта нагретая вода затем циркулирует по всему дому через радиаторы и конвекторы.
Современные котлы отличаются высокой эффективностью и, как ожидается, прослужат до 15 лет в зависимости от использования и качества обслуживания. Доступны новые котлы с КПД до 95%. Это означает, что максимальная энергия используемого газа может быть преобразована в нагрев. Это помогает снизить ежемесячные счета, а также уменьшить углеродный след.
Установка парового котла требует особого внимания, так как при неправильном выполнении может быть крайне опасной. Чтобы обеспечить свою безопасность, лучше всего нанять специалиста для выполнения этой работы. Это необходимо для того, чтобы котел был установлен правильно и соответствовал всем правилам техники безопасности. Котел должен быть правильно подключен к счетчику, регистрам и дымоходу, а пространство вокруг котла должно хорошо проветриваться.
Ежегодное обслуживание и техническое обслуживание парового котла является неотъемлемой частью поддержания его в хорошем состоянии. В ходе этого процесса котел проверяется на наличие неисправностей. Это делается путем проверки безопасности и различных испытаний. Инженер также может предложить заменить некоторые детали, чтобы обеспечить безопасную и эффективную работу котла.
Когда приходит время заменить паровой котел, важно выбрать устройство, подходящее по размеру для размера вашего дома. Наличие системы соответствующего размера обеспечит адекватное отопление вашего дома и низкие счета за электроэнергию.
Виды оборудования
Паровые котлы классифицируют по типу используемого топлива, их назначению и конструкции топки.
По типу топлива:
- газовый паровой котел;
- твердое топливо (уголь, кокс, дрова);
- электрический паровой котел;
- жидкое топливо.
По конструкции можно провести различие между фитингами для воздуховодов и водопроводов:
- Бытовое горячее водоснабжение, система отопления;
- Промышленные паровые котлы для производственных работ;
- Использовать возможность рекуперации тепла – паровые котлы могут увеличить производительность до 95% с помощью экономайзеров (в этом случае вода предварительно нагревается за счет отходящих газов из топки);
- Энергия используется для производства электричества.
Также различают два типа установок, отличающихся конструкцией топочной емкости: пылетопливные камеры и послойные (твердотопливные котлы).
Водотрубные
В отличие от других видов котельного оборудования, в этом типе используется группа труб, по которым проходят и обтекают горячие газы из топки. Такое расположение позволяет устройству лучше выдерживать высокие рабочие давления и температуры. Водотрубный котел чаще используется для энергетического и технологического пара, так как он намного эффективнее других паровых котлов.
Они преобразуют воду в пар быстрее, чем газовые трубы. Благодаря конструктивным особенностям агрегата они имеют более высокий КПД. По сути, это оболочка с тоннами сантехники внутри. В трубах течет вода, а между трубами сжигается топливо.
При достижении высоких температур в системе пар начинает преобразовываться в состояние пара. А потому как труб в системе присутствует большое количество, то площадь обогрева соответсвенно больше у них. Чем больше количество труб в паровом котле, тем интенсивнее происходит преобразование теплоносителя.
Водотрубные паровые котлы подразделится на следующие виды:
- Прямоточный;
- Барабанный.
Во-первых, это трубчатая структура, упомянутая выше. Последняя представлена на рынке двумя позициями – горизонтальной и вертикальной. Но работают такие устройства по тому же принципу.
В его конструкции есть барабан, который не только собирает пар, но и отделяет от него конденсат. Последняя направляется в зону нагрева, т.е. потери воды уменьшаются.
Для получения высокотемпературного сухого пара в промышленности последовательно устанавливают несколько барабанных котлов. И этот пар можно сжать до максимального давления, что требуется во многих процессах.
Этот тип котла делится на два положения – энергонезависимый и циркуляционный. Они отличаются друг от друга отсутствием или наличием циркуляционного насоса соответственно. Наличие последнего повышает эффективность установки. Проблема в том, что за один оборот воды в котле испаряется 10% ее объема. То есть требуется не менее 10 оборотов, чтобы испарить весь объем.
Если это гравитационный поток, время будет очень большим, что приведет к снижению эффективности. Циркуляционный насос перемещает жидкость быстро, делая больше оборотов одновременно. Это означает, что весь объем воды быстро превратится в пар.
А вот в барабанных паровых котлах на насосе должен быть установлен регулятор уровня конденсата. Место установки – паровой сепаратор. Его задача – контролировать количество образующегося конденсата.
Сепаратор паров представляет собой барабанную трубу большого сечения. Отсюда и название котла. Эта труба собирает воду, насыщенную паром. Фактически оба процесса происходят независимо друг от друга. Поэтому безопасность эксплуатации таких устройств высока.
Газотрубные
Конструктивно это паровой котел с трубами большого диаметра, расположенными вокруг топки. Через них проходят горячие газы, а между ними течет вода. То есть он является противоположностью своему сантехническому аналогу. Трахеальные установки генерируют высокотемпературный пар и чаще используются в процессах утилизации.
У газотрубных паровых котлов есть очевидный недостаток – высокое давление конечного продукта. Последняя сумма большая. Именно это приводит к снижению безопасной эксплуатации паровых котлов. Поэтому производители котлов оборудуют их дорогостоящими и сложными системами безопасности. Кроме того, корпус и трубы изготовлены из толстой стали, что удорожает оборудование.
Оба устройства (водопроводы и воздуховоды) могут производить разные виды пара:
- насыщенность;
- перегретый водяной.
Первый представляет собой среду, формирующуюся при температуре +100°С. Он быстро охлаждается по мере образования конденсата, который снова попадает в нагретую зону. Это устройство используется для отопления дома. Давление этого парового котла не превышает 100 кПа.
Второй – среда, полученная при температуре +500°С. Поэтому в ней никогда не образуются водные взвеси и капли воды. При постепенном нагреве может образовываться вода, но для этого в конструкции установки установлен сепаратор.
Технический прогресс не стоит на месте. Сегодня производители предлагают сантехническую арматуру, которая по экономичности и безопасности ничем не отличается от газовой. Сначала их оборачивают утеплителем. Во-вторых, внутренняя часть покрыта ИК-материалом, который действует как отражатель тепловой энергии.
Поскольку шланговые машины в несколько раз дешевле барабанных, а в сочетании с простотой эксплуатации паровых котлов, их популярность и спрос резко возросли в наши дни.
Эффективность также повышается благодаря использованию новейших стальных сплавов для производства компонентов оборудования. Также была введена новая техника нагрева, в которой использовались две горелки, обращенные друг к другу. Техника называется «на встречном факеле».
С их помощью температура нагрева достигает 1800-1900°С. Обычно не более 1200°С. Поэтому КПД таких устройств составляет не менее 90%.
Бытовой котел
Сегодня это тепловое оборудование находится в центре внимания. Но требования к ним немалые:
- Компактный;
- Легкий по весу, чтобы не заливать фундамент под собой;
- Высокий коэффициент безопасности;
- Вероятность оказания услуг неквалифицированным персоналом;
- Минимальное время запуска и прогрева.
В настоящее время на рынке оборудования присутствует два вида устройств парового котла – змеевиковый, он же классический и вихревой рубашечный.
Змеевиковый или классический котел имеет в своей конструкции единую трубку, свернутую в спираль, по которой перемещается вода, в процессе чего превращаясь в пар. Паропроизводительность оборудования небольшая.
Такой котел является рекордсменом по времени нагрева – 3 минуты после включения горелки.
Второй – совершенно уникальная паровая котельная установка. Тело состоит из двух оболочек, между которыми проходит вода. Камера сгорания расположена внутри, а факел во время горения закручивается по спирали, увеличивая теплоотдачу.
Другие преимущества:
- выровнен по вертикали, что увеличивает компактность;
- эффективность, как у барабана;
- время нагрева – 5 минут.
Недостатки:
- дорогое оборудование;
- сложный дизайн;
- Энергетическая зависимость полная – воздуходувка, без которой устройство работать не может, требует электричества.
Техническое применение паровых котлов
Есть несколько отраслей, которые часто используют паровые котлы:
- Первая отрасль – теплотехника. Пар используется для обогрева крупных мастерских, например, в автомобильной промышленности. Пар нагревает воду до нужной температуры, которая затем подается по трубам отопления в многоэтажные дома и другие объекты.
- Вторая ветвь – энергетическая. Здесь пар используется для привода турбин для выработки электроэнергии.
- Третья отрасль – производство строительных материалов.
Во многих отраслях промышленности паровые котлы являются неотъемлемой частью технологии. Дезинфекция пищевых продуктов, сушка, приготовление пищи, консервирование и т.д.
Утилизация газообразных отходов также предполагает использование парового оборудования. Они действуют как охлаждающая жидкость в процессе. Такие котлы получают тепловую энергию, например, от выхлопных газов высокотемпературных печей.
Принцип работы, устройство и эксплуатация паровых котлов
Их основное назначение – изменение физического состояния воды, которое протекает следующим образом:
- Котел заполняется водой самотеком или насосом;
- Система отопления включается;
- Начинается парообразование;
- Уровень жидкости постепенно снижается и достигает самой нижней отметки;
- Датчик уровня срабатывает и включает насос;
- Вода заполняет трубы.
Можно сказать, что паровой котел работает по циклу.
Компоненты парового котла
Ключевым элементом системы является котел. Его основная цель заключается в преобразовании воды в пар. Позже он уходит в трубу.
Котел должен быть достаточно мощным, чтобы тянуть два этажа одновременно. Элементами дизайна здесь являются:
- трубопроводная система;
- коллектор;
- барабан.
Основное требование к стальным изделиям – они должны быть изготовлены из жаропрочных сплавов. Только так можно в наибольшей степени реализовать безопасную эксплуатацию котельного оборудования.
Системам безопасности отводится важная роль. Это не просто датчики температуры и давления. Система включает в себя механическую безопасность. Включая обратные клапаны, электрические задвижки и другие запорные клапаны. Такая защита позволяет достичь максимально возможной безопасности, особенно в случае выхода из строя электронного оборудования. Тогда все обязанности на себя берет механика.
Вода должна соответствовать определенным стандартам. Эти стандарты различаются для блоков постоянного тока и фотобарабанов. В последнем жидкость должна быть идеально чистой, почти дистиллированной. Поскольку котел заполнили один раз, и его хватило на много лет.
Если вода жесткая и имеет примеси, все трубы через некоторое время забьются осадком и заржавеют. Их диаметр уменьшается, а их теплопроводность уменьшается, что приводит к снижению эффективности. Пар будет не тот, что нужно (температура, влажность).
Паровые котлы по-прежнему популярны несмотря на то, что имеют сложную конструкцию и низкий уровень безопасности. Особенно на кораблях, в силовых установках и на заводах, где требуются высокие температуры охлаждающей жидкости. В результате производители делают все возможное для повышения безопасности операций и снижения затрат на оборудование и сложности обслуживания.
