Прямоточный паровой котел

По принципу работы прямоточный паровой котел – агрегат, в котором в испарительных нагревательных поверхностях жидкость принудительно совершает одинарное, цикличное движение. За одно прохождение в замкнутом пространстве жидкость трансформируется в пар. За счет отсутствия барабана и пароперегревателя достигается небольшой вес и невысокая стоимость, ведь металла на изготовление такого агрегата уходит гораздо меньше.

Поскольку вода в таком агрегате движется только в одну сторону, многие процессы упрощены, и это делает его уникальным прибором. По сути, это несложная гидравлическая система, относящаяся к разомкнутому типу. Вода проходит через нагретые трубы-змеевики лишь один раз, переходя из жидкой фракции в газообразную стадию, то есть в пар, поступающий в паропровод. Оттуда перегретый пар направляется по назначению.

Принцип работы

Принцип работы котла основан на выпаривании жидкости, происходящей при ее прямом прохождении через испарительную плоскость. Питательный насос передает воду в экономайзер, оттуда в змеевики, расположенные в топочной камере. Именно змеевики заменяют испарительные плоскости. В них происходит испарение жидкости, а при выходе из змеевиков выпариваются ее остатки. Накопления пара в таких котлах не предусмотрено.

Пар содержится в рабочей среде на 95%. Иногда расположение змеевиков осуществляется непосредственно в газоходах. Завершается процесс перегревания пара в радиационных пароперегревателях. В прямоточных котлах не предусмотрен барабан и опускные трубы, это позволяет сэкономить на количестве материала, требуемого для создания корпуса и внутренних частей агрегата. Количество использованного материла, естественно, влияет на стоимость изделия.

Если игнорировать процесс водоподготовки, то вода, использующая в устройстве, будет содержать огромное количество солей, оседающих внутри оборудования. Из-за этого снизится продуктивность работы некоторых деталей, в особенности турбины. Чтобы уменьшить содержание солей в жидкости, она должна проходить процесс подготовки, то есть очистки и избавления от кислорода.

Существенным минусом котла является масштабное потребление энергии для работы питательного насоса. Для эксплуатации устройства на тепловой электростанции воду нужно очищать от содержащихся в ней химических соединений, что приводит к новым тратам. Поэтому рациональнее использовать прямоточные котлы на конденсационных электростанциях, так как они работают на очищенной воде.

Подобные агрегаты изобретены достаточно давно – первый бытовой котел был сконструирован в 1932 году. Это был опытный образец, положивший начало котлостроению. У первого агрегата были горизонтальные змеевики, он производил пара 3,6 т/ч. Первые образец промышленного устройства сконструировали в 1933 году в России. Его производственная мощность пара равнялась уже 200 т/ч.

Одновитковые и многовитковые агрегаты

Одновитковые агрегаты могут нагреть воду, но в пар она превратиться не успеет, поэтому паровые прямоточные котлы имеют, как правило, многовитковое строение змеевика. Прямоточный котел с одним витком является трубой, которую обогревает горячий газ. В один конец осуществляется подача холодной воды, с другого конца выходит готовый продукт – горячая вода или пар, при наличии протяженного змеевика.

Котлы с прямым ходом и агрегаты с ЕЦ отличаются тем, что определенные участки не обладают четкими границами. Они могут увеличиваться или уменьшаться в длине, в зависимости от загруженности устройства. Если уменьшается температура газа или возрастает потребление жидкости, экономайзерный и испарительный участок частично перемещается вправо, они удлиняются; в противоположном случае участки перемещаются влево, их длина сокращается.

Одновитковый агрегат вырабатывает пара не более 10 т/ч. Если увеличить выработку повышается гидравлическое сопротивление. Соответственно, если увеличить мощность, то повысится вес питающего насоса, энергопотребления, что добавит лишние расходы. Чтобы повысить продуктивность агрегата, рекомендуется приобретение многовитковых устройств. Они стоят не намного дороже, но их эффективность значительно выше.

В котлах со змеевиками (многовитковых) жидкость подается в малый по диаметру коллектор, откуда выходит по разным, одновременно обогреваемым газом виткам. После того, как пар выпарится и перегреется, он поступит в собирающий коллектор, который при помощи стопорного клана распределяет его в требуемые места, например, отопительную систему.

Из соображений малогабаритности нагревательной плоскости агрегата все витки, расположенные параллельно, делают в форме змеевиков. Такую поверхность можно идеально встроить в газовый ход. Это позволяет изготовить устройство, позволяющее вписаться в масштабы помещения, где оно будет расположено. Небольшие габариты – одно из главных преимуществ описываемого оборудования.

Принцип работы элементов агрегата

Паровые агрегаты работают следующим образом. Питающий насос подает жидкость в отделение экономайзера, где она в дальнейшем расходиться по нескольким путям. Прогревание жидкости в экономайзере меньше, чем температура преобразования в пар. После этого вода попадает в собирающий коллектор. Из этого узла нагревшаяся вода перетекает в раздающий отдел испарительной части. Дальше она распределяется между двумя и более витками, которые формируют экранную нагревательную поверхность и блокируют топочное пространство.

Частично прогревшийся пар, сформировавшийся в испарительной камере, накапливается в собирающем коллекторе и подается в пароперегревательное отделение. Когда пар будет двигаться по змеевикам, его температура будет плавно и непрерывно расти. Доведенный до требуемой температуры конечный продукт накапливается в выходном коллекторе котла, откуда подается напрямую к пользовательским объектам или устройствам.

Устройства с большим количеством витков преимущественны тем, что вырабатывают больше качественного пара. У них небольшие габариты, по сравнению с полноценными паровыми котлами, агрегаты легко двигать, а также они идеально вписываются в масштабы даже самой небольшой котельной.

Сфера применения

Несмотря на некоторые ограничения, прямоточные котлы имеют множество областей использования. Востребованность прямоточных котлов, как одновитковых, так и многовитковых, объясняется легкостью в эксплуатации и наиболее низкой стоимостью. Агрегаты низкого давления не нужно регистрировать в органах Ростехнадзора, что позволяет легче запустить котел в использование и сэкономить на регулярных испытаниях.

В области бытового обслуживания и легкой промышленности паровая установка прямоточного типа востребована в цехе по обработке и окраске ткани, для придания формы трикотажным тканям и изделий из них, дальнейшей сушке, глажке и отпаривании. Используют такие котлы при изготовлении бумажных изделий, в том числе из вторичного сырья. Нередко применение котлов паровых прямоточных при производстве строительных материалов и тротуарной плитки, прогревания уличных площадок и строительных объектов.

Описываемое оборудование широко используется в пищевой промышленности, например, в мясной; молочной; кондитерской; хлебопекарной. На заводах по переработке пищевого сырья нужен чистый пар для обработки тары, оборудования, вакуумной упаковке готовой продукции. На предприятиях по переработке молока при помощи данного оборудования можно стерилизовать молоко, варить сыры, изготавливать творожные массы и так далее.

Преимущества и недостатки

Прямоточные агрегаты обладают рядом несомненных преимуществ:

·         коллекторы сравнительно небольшие, габаритные, мало весят;

·         есть свободное пространство при установке нагревательных плоскостей;

·         имеется возможность увеличить тепловую нагрузку в топочном отделении и конвективных нагревательных плоскостях за счёт того, что рабочее тело движется в принудительном порядке;

·         повышенная степень применения нагревательных плоскостей из-за отсутствия не омываемых газами (скрытых) участков труб;

·         котел легко передвигается, так как содержит небольшое количество воды;

·         небольшой общий вес агрегата, достаточный для большинства целей производственный потенциал.

В то же время, устройство имеет ряд недостатков:

·         возможны сбои в работе оборудования при низких нагрузках из-за возникающего гидродинамического расстройства;

·         необходимость во вспомогательных расходах электроэнергии питающим насосом для того, чтобы преодолеть сопротивление гидравлики в пароводяном проходе агрегата;

·         устройство нестандартно автоматизировано, особые трудности присутствуют в оборудовании, поддерживающее установленные показатели давления и температуры нагретого пара, а также обеспечивающее постепенное уменьшение или увеличение потребления горючего, воздуха и жидкости;

·         устройство не оснащено оборудованием, позволяющим одновременно вырабатывать насыщенный и перегретый пар;

·         чтобы запустить топочное отделение, нужно применять специализированное устройство, эти действия усложняют установку и старт.

К тому же, используемая вода должна быть особенно высокого качества, с минимальным количеством солей и химических соединений. В противном случае, из-за особого строения змеевика, может снизиться продуктивность оборудования или оно выйдет из строя.

По  техническим вопросам, а также вопросом приобретения данной продукции, присылайте Ваши заявки на электронную почту.

Оформить заявку