Mihin tarkoituksiin höyrykattila tarvitaan: kaavio ja toiminta
Höyrykattila on vanha keksintö, mutta sitä käytetään edelleen teollisuudessa.Esimerkiksi voimalaitoksilla, joissa höyrynkehitysyksikkö on yksi sähköntuotannon pääelementeistä. Höyrykattilat asennetaan myös kaikkiin tehtaiden ja tehtaiden kattilataloihin. Niitä käytetään nykyään harvoin jokapäiväisessä elämässä, koska ne on korvattu turvallisemmilla ja energiatehokkailla vesikattiloilla.
Artikkelin sisältö:
Höyrylaitteistojen luokittelu
Luokittelussa on useita asteikkoja. Tärkeimmät ovat kolme asteikkoa.
Vesiputki
Ne muuttavat veden höyryksi nopeammin kuin kaasuputket. Niillä on suurempi hyötysuhde yksikön suunnitteluominaisuuksien ansiosta. Pohjimmiltaan se on kotelo, jonka sisällä on suuri määrä putkia. Vesi liikkuu putkien läpi ja polttoaine palaa putkien välissä.
Korkeissa lämpötiloissa vesi muuttuu höyryksi. Ja koska putkia on paljon, niiden lämmitysala on vastaavasti suurempi. Ja mitä enemmän putkia kattilassa on, sitä voimakkaammin tapahtuu nesteen siirtyminen höyrytilaan.
Vesiputki höyrykattilat on jaettu kahteen alaryhmään:
- suoraan läpi;
- rumputyyppi.
Ensimmäiset ovat putkityyppisiä rakenteita, jotka mainittiin edellä. Viimeksi mainitut esitetään markkinoilla kahdessa asennossa – vaaka- ja pystyasennossa. Mutta tämän tyyppisen laitteen toimintaperiaate on sama.
Sen suunnittelussa on rumpu, joka ei ainoastaan kerää höyryä, vaan myös erottaa siitä kondenssivettä. Jälkimmäinen lähetetään lämmitysvyöhykkeelle, eli vesihäviöt vähenevät.
Korkean lämpötilan kuivahöyryn saamiseksi teollisuudessa useita rumputyyppisiä kattiloita asennetaan sarjaan. Ja tällainen höyry voidaan puristaa maksimipaineeseen, mikä on välttämätöntä monissa teknisissä prosesseissa.
Tämän tyyppiset kattilat on jaettu kahteen asentoon - haihtumattomaan ja kiertoon. Ne eroavat toisistaan kiertovesipumpun puuttuessa tai läsnä ollessa. Jälkimmäisen läsnäolo lisää asennuksen tehokkuutta. Asia on, että yhden veden kierroksen aikana kattilassa haihtuu 10% sen tilavuudesta. Toisin sanoen, jotta koko tilavuus haihtuisi, vaaditaan vähintään 10 kierrosta.
Painovoiman liikkeellä tämä vie paljon aikaa, jolloin tehokkuus laskee. Kiertopumppu siirtää nestettä nopeasti, enemmän kierroksia suoritetaan samassa ajassa. Tämä tarkoittaa, että koko vesimäärä muuttuu nopeasti höyryksi.
Mutta rumputyyppisissä kattiloissa pumppuun on asennettava lauhteen määrän säädin. Asennuspaikka: höyrynerotin. Sen tehtävänä on säädellä muodostuneen kondensaatin määrää.
Esimerkiksi jos sitä muodostuu vähän, höyryasennuksen tekniset ominaisuudet heikkenevät. Jos sitä muodostuu paljon, se johtaa paineen laskuun yksikön sisällä. Seurauksena on nopea kiehuminen ja räjähdys.
Höyrynerotin on poikkileikkaukseltaan suuri rumpua muistuttava putki. Tästä kattilan nimi. Tämä putki kerää höyryllä kylläistä vettä. Itse asiassa kaksi prosessia (nesteen kuumennus ja höyrystys) tapahtuvat erikseen. Tästä syystä tämän tyyppisten laitteiden korkea käyttöturvallisuus.
Kaasuputki
Rakenteellisesti tämä on kattila, jonka sisällä suuren halkaisijan putket sijaitsevat tulipesän ympärillä.Niissä liikkuu kuumat kaasut ja vesi virtaa niiden välillä. Eli tämä on vesiputkianalogien vastakohta. Kaasuputkilaitokset tuottavat korkean lämpötilan höyryä, jota käytetään useammin kierrätysprosesseissa.
Kaasuputkihöyrykattilassa on yksi merkittävä haittapuoli - lopputuotteen korkea paine. Jälkimmäistä löytyy yksiköstä suuria määriä. Tämä heikentää asennuksen turvallisuutta. Siksi kattilat on varustettu kalliilla ja monimutkaisilla turvajärjestelmillä. Lisäksi sekä runko että putket on valmistettu paksusta teräksestä, mikä nostaa laitteiston kustannuksia.
Kaasuputkityypin silmiinpistävä edustaja on veturikattila.
Molemmat asennukset (vesiputki ja kaasuputki) voivat tuottaa erityyppistä höyryä:
- kylläinen;
- ylikuumentunut vesi.
Ensimmäinen on väliaine, joka muodostuu +100°C:n lämpötilassa. Se jäähtyy nopeasti muodostaen kondenssivettä, joka palaa lämmitysalueelle. Tällaisia asennuksia käytetään kotitalouksien lämmitykseen. Tämän tyyppisen höyrykattilan paine ei ylitä 100 kPa.
Toinen on +500 °C:n lämpötilassa saatu väliaine. Siksi siihen ei koskaan muodostu vesisuspensioita ja pisaroita. Asteittaisella lämmityksellä voi muodostua vettä, mutta tätä tarkoitusta varten asennuksen suunnitteluun asennetaan erotin.
Tieteellinen ja teknologinen kehitys ei pysähdy. Nykyään valmistajat tarjoavat vesiputkiasennuksia, jotka eivät eroa kaasuputkiasennuksista tehokkuuden ja turvallisuuden suhteen. Ensinnäkin ne on päällystetty lämmöneristysmateriaalilla. Toiseksi sisäpuoli on vuorattu infrapunamateriaalilla, joka toimii lämpöenergian heijastajana.
Ja koska vesiputkilaitteet ovat useita kertoja halvempia kuin rumpulaitteet, ja niiden toiminta on yksinkertaista, nykyään niiden suosio ja kysyntä on kasvanut jyrkästi.
Tehokkuus lisääntyy myös uusimpien terässeosten ansiosta, joista laiteosat valmistetaan. Lisäksi esiteltiin uusi lämmitystekniikka, jossa käytetään kahta vastakkain sijaitsevaa taskulamppua. Tekniikkaa kutsutaan "vastaantulevaksi soihtuksi".
Niiden avulla lämmityslämpötila saavuttaa 1800-1900 °C. Yleensä se ei ylitä 1200 °C. Vastaavasti tällaisten laitteistojen tehokkuus on vähintään 90 %.
Kotimaan kattilat
Kiinnostus näitä yksiköitä kohtaan on nykyään suuri. Mutta myös vaatimukset heille huomattava:
- tiiviys;
- kevyt, jotta sen alle ei kaadu perustaa;
- korkea turvallisuustekijä;
- mahdollisuus pätemättömän henkilöstön huoltoon;
- minimi käynnistys- ja lämmitysaika.
Nykyään valmistajat tarjoavat kahdenlaisia kotitalousasennuksia - kela, joka tunnetaan myös nimellä klassinen, vortex-takki.
Ensimmäinen on yksi putki, joka on kierretty spiraaliksi. Vesi liikkuu sitä pitkin muuttuen höyryksi. Laitteen höyrykapasiteetti on pieni. Mutta tässä tapauksessa tällä ei ole tärkeintä roolia, koska kotitalouskattilan on tuotettava matalapotentiaalista höyryä.
Myös käyttötehokkuus on alhainen, mutta tämä voidaan korjata säännöllisellä spiraalijärjestelyllä. Mutta tällaisella kattilalla on ennätys lämmitysajassa - 3 minuuttia polttimen käynnistämisen jälkeen.
Toinen on täysin ainutlaatuinen höyrykattilan muotoilu. Kahden kuoren runko, joiden välissä vesi johdetaan. Sisällä on tulipesä, ja palaessaan taskulamppu kiertyy spiraaliksi, mikä lisää lämmönsiirtoa. Ei putkia.
Muita hyötyjä:
- pystysuora järjestely, mikä lisää tiiviyttä;
- tehokkuus, kuten rummut;
- lämmitysaika - 5 minuuttia.
Kolme miinusta:
- laitteet ovat kalliita;
- suunnittelu on monimutkainen;
- täydellinen riippuvuus energiasta - puhallin, jota ilman laite ei toimi, vaatii sähkönsyötön.
Kattilahöyrylaitosten teknologinen sovellus
On olemassa useita aloja, joilla höyrykattiloita käytetään jatkuvasti:
- Ensimmäinen toimiala on lämpövoimatekniikka. Höyryä käytetään suurten konepajojen lämmittämiseen esimerkiksi autoteollisuudessa. Höyry lämmittää veden vaadittuun lämpötilaan, joka sitten ohjataan pumpuilla lämpöjohtoja pitkin kerrostaloihin ja muihin esineisiin.
- Toinen toimiala on energia. Täällä höyryä käytetään turbiinin pyörittämiseen, joka tuottaa sähkövirtaa.
- Kolmas toimiala on rakennusmateriaalien valmistus. Esimerkiksi betonituotteet kuivataan höyryllä.
Monilla teollisuudenaloilla höyrykattilat ovat olennainen osa tekniikkaa. Tämä sisältää desinfioinnin, elintarvikkeiden kuivauksen, kulinaarisen käsittelyn, säilöntämisen jne.
Kaasumaisen jätteen hävittämiseen liittyy myös höyrylaitosten käyttö. Tässä prosessissa ne toimivat jäähdyttiminä. Tällainen kattila ottaa lämpöenergiaa kaasuista, jotka tulevat ulos esimerkiksi korkean lämpötilan uuneista.
Toimintaperiaatteet ja suunnittelu
Niiden päätarkoituksena on muuttaa veden fysikaalista tilaa, toisin sanoen siirtää se nestemäisestä kaasumaiseksi vaadituilla parametreilla. Prosessi menee näin:
- kattila täytetään vedellä painovoimalla tai pumpulla;
- lämmitysjärjestelmä käynnistyy;
- höyryn muodostuminen alkaa;
- nestetaso laskee vähitellen saavuttaen vähimmäistason;
- tasoanturi reagoi ja käynnistää pumpun;
- vesi täyttää putket.
Voimme sanoa, että höyrykattilat toimivat syklisellä periaatteella.
Rakenne
Höyrykattilat koostuvat pää- ja apuyksiköistä ja osista sekä automaatiosta.
Terästuotteiden päävaatimus on, että ne on valmistettu kuumuutta kestävistä seoksista. Tämä on ainoa tapa saavuttaa kattilalaitteiden maksimaalinen turvallisen toiminnan taso.
Turvajärjestelmällä on tärkeä rooli. Nämä eivät ole vain lämpötila- ja paineantureita. Järjestelmä sisältää mekaanisen turvallisuuden. Se sisältää takaiskuventtiilit, sähköventtiilit ja muut sulkuventtiilit. Tämä kaksoissuojaus takaa maksimaalisen turvallisuuden erityisesti tapauksissa, joissa elektroniikka epäonnistuu. Tällä hetkellä mekaniikka hoitaa kaikki toiminnot.
Vedenkäsittelyjärjestelmälle on asetettu erityisvaatimuksia. Veden on täytettävä tietyt standardit. Nämä standardit ovat erilaisia suoravirtaus- ja rumpuyksiköille. Jälkimmäisessä nesteen on oltava täysin puhdasta, melkein tislattua. Loppujen lopuksi sellaisissa laitteissa se ei katoa mihinkään. Eli täytä kattila kerran, ja se toimii monta vuotta.
Jos vesi on kovaa ja epäpuhtauksia, niin kaikki putket hetken kuluttua ne tukkeutuvat kerrostumista ja ruosteesta. Niiden halkaisija pienenee, lämmönjohtavuus pienenee, mikä johtaa tehokkuuden laskuun. Höyry ei ole sama kuin tarvitaan (lämpötila, kosteus).
Monimutkaisesta suunnittelustaan ja heikosta turvallisuudestaan huolimatta höyrykattiloilla on edelleen kysyntää. Erityisesti laivoissa, voimalaitostekniikassa, tehtaissa, joissa vaaditaan korkeita jäähdytysnesteen lämpötiloja. Siksi valmistajat tekevät kaikkensa lisätäkseen käyttöturvallisuutta, vähentääkseen laitteiden kustannuksia ja huollon monimutkaisuutta.
Jos sinulla on kysyttävää, kysy ne kommenteissa.Jos pidit artikkelista, jaa se sosiaalisessa mediassa, jotta muut voivat tutustua aiheeseen. Tallenna linkki kirjanmerkkeihisi.
Suosittelemme myös katsomaan valikoituja videoita aiheestamme.
Kuinka höyrykattila toimii?
Höyrykattila - suunnittelu ja huolto, yksityiskohtainen katsaus.
Tietolähteet:
- https://pechiexpert.ru/parovoj-kotel
- https://clubpechnikov.ru/parovoj-kotel
- https://kotle.ru/parovye-kotly/ustrojstvo-parovyh-kotlov
