Котел Бенсона — это сверхкритический безбарабанный водотрубный котел высокого давления с принудительной циркуляцией. В 1922 году Марк Бенсон изобрел котел Бенсона. Он способен генерировать высокое давление пара. Это сверхкритический котел.
Котел Бенсона сжимает воду до сверхкритического давления, благодаря чему на поверхности воды не образуются пузырьки. Эти пузырьки не образуются потому, что при сжатии воды до сверхкритического давления скрытая теплота воды становится равной нулю, а плотность воды становится равной плотности пара.
Поскольку скрытая теплота воды равна нулю, она непосредственно превращается в пар без образования пузырьков на поверхности воды.
Поэтому для этого типа водотрубного котла не требуется барабан для отделения пузырьков воздуха от поверхности воды.
Работа котла Бенсона
Котел Бенсона работает по принципу тепловой конвекции. Он непосредственно преобразует воду в пар. Котел Бенсона работает следующим образом:
- Прежде всего, воздуходувка получает воздух из атмосферы. Он увеличивает скорость и давление воздуха и передает его в подогреватель.
- По мере поступления воздуха в подогреватель, он повышает температуру воздуха и преобразует его в горячие газы. После этого процесса предварительного нагрева подогреватель передает готовые горячие газы в печь.
- Питательный насос повышает давление воды до сверхкритического давления и передает эту воду в экономайзер. Экономайзер подогревает воду, используя тепло горячих дымовых газов. Экономайзер повышает КПД котла.
- После прохождения через экономайзер вода поступает в радиационный пароперегреватель. В нем температура воды повышается до сверхкритической температуры. Этот пароперегреватель забирает тепло из камеры сгорания и передает его воде. При этом вода частично остается в жидком состоянии, а частично превращается в пар. Эта смесь воды и пара направляется в конвективный пароперегреватель.
- Когда смесь пара и воды попадает в конвективный пароперегреватель, он полностью преобразует смесь пара и воды в перегретый пар.
- Когда вода полностью превращается в пар, он поступает в паровую турбину для производства электроэнергии.
- Этот тип водотрубного котла также называют легким котлом, поскольку в нем не используется барабан для разделения воды и пара.
- Котел Benson имеет тепловой КПД до 90%.
- Он имеет скорость производства пара до 135 тонн/час и давление пара до 250 бар.
Части котла Бенсона
Ниже приведены основные компоненты котла Бенсона:
- Дутьевой вентилятор
- Камера Бенсона
- Питательный насос
- Экономайзер
- Топка
- Дымоход
- Предохранительный клапан
- Конвекционный пароперегреватель
- Конвекционный испаритель
- Лучистый пароперегреватель
1) Питательный насос
Основной задачей этого насоса является подача воды под сверхкритическим давлением (т.е. 225 бар) из горячей скважины в котел. Он повышает давление воды с помощью рабочего колеса (в случае центробежного насоса) или поршня (в случае поршневого насоса) и направляет эту воду с повышенным давлением в котел. Существуют различные типы питательных насосов, используемых для нагнетания воды в котел.
2) Камера Бенсона
Камера Бенсона является самой важной частью котла. Это внешняя часть котла. В ней находятся все остальные компоненты котла.
3) Воздуходувка
Воздуходувка используется для направления воздуха с очень высокой скоростью в определенном направлении. В случае с котлом воздуходувка соединяется с воздухоподогревателем.
Он забирает воздух из атмосферы и увеличивает скорость воздуха. После увеличения скорости воздуха он передает воздух в воздухонагреватель.
4) Воздухоподогреватель
Основной задачей воздухонагревателя является нагрев воздуха. Когда воздуходувка передает воздух в воздухоподогреватель, подогреватель получает тепло от топки, нагревает воздух и преобразует воздух в горячие газы.
Этот компонент котла повышает тепловую эффективность топлива.
5) Топка
Используется для сжигания топлива. Она также известна как топка. Эта часть котла Benson имеет самую высокую температуру.
При сгорании топлива в топке выделяется тепло, которое повышает температуру дымовых газов, и дымовые газы начинают двигаться наружу по водяным трубам. Топка имеет топочное отверстие и колосниковую решетку.
6) Экономайзер
Это еще одна важнейшая часть водотрубного котла. Он используется для нагрева воды перед ее поступлением в котел.
Сначала питательный насос подает воду в экономайзер, и экономайзер повышает температуру воды. После процесса нагрева центробежный насос перекачивает нагретую воду в котел. Экономайзер повышает общую эффективность котла.
7) Радиантный пароперегреватель
Лучистый пароперегреватель повышает температуру воды, получая тепло от излучения, образующегося при сгорании топлива. Он повышает температуру воды до сверхкритической температуры. Эти излучения образуются в результате сгорания топлива внутри печи.
8) Конвективный испаритель
Основной задачей конвективного испарителя является полное испарение воды. Этот компонент котла Бенсона полностью превращает перегретую воду в пар. При этом тепло передается от горячих дымовых газов к воде посредством процесса конвекции.
9) Конвекционный пароперегреватель
Этот пароперегреватель повышает температуру пара в соответствии с требованиями (т.е. до 650° C ).
10) Труба выхода пара
Эта труба используется для подачи перегретого пара из котла в паровую турбину.
11) Дымоход
При сгорании топлива выделяется дым. Этот дым и отходящие газы попадают в дымоход, откуда переходят в атмосферу.
12) Зольная яма
При сгорании топлива образуется зола. Эта зола собирается в зольнике, который устанавливается под колосниковой решеткой котла.
Преимущества и недостатки котла Benson
Котел Benson имеет следующие преимущества и недостатки:
Преимущества котлов Benson
- Этот тип котла имеет меньший вес, чем другие водотрубные котлы.
- Ему не нужен барабан для разделения воды и пара.
- На поверхности воды не образуются пузырьки.
- Он может быть запущен в течение 15 минут.
- Он имеет высокую скорость производства пара — до 135 тонн/час.
- Котел Бенсона имеет низкую стоимость, поскольку в нем не используется барабан.
- Он портативен. Вы можете легко переносить его с одного места на другое.
- Это один из самых эффективных котлов. Он способен достигать до 90% тепловой эффективности.
- У него небольшие трубы с малым диаметром.
Недостатки котла Бенсона
- Его очень трудно контролировать для различных условий нагрузки.
- При недостаточной подаче воды трубки могут перегреваться.
- Из-за низкой аккумулирующей способности требуется тесная координация вводов воды, подачи воды и пара.
- Использование неочищенной воды приводит к образованию большого количества отложений на нагретой поверхности.
- Этот котел нуждается в регулярном осмотре, чтобы избежать взрыва.
Применение котла Бенсона
- Этот котел используется в различных областях для производства пара для выработки электроэнергии или механической энергии.
- Котел Benson используется на крупных гидроэлектростанциях, поскольку имеет высокую скорость производства пара (т.е. 135 тонн/час).
Раздел часто задаваемых вопросов
Для чего используются котлы Бенсона?
Котел Бенсона используется для преобразования воды в пар для выработки механической энергии или электричества для различного оборудования. Он способен производить 135 тонн пара в час при давлении 250 бар.
Кто изобрел котел Бенсона?
В 1922 году Марк Бенсон изобрел котел Бенсона.
Каковы особенности котла Бенсона?
- Он имеет небольшой вес.
- Этим котлам не нужен барабан для отделения пара от воды.
- У него высокая скорость генерации пара.
- В нем не образуются пузырьки на поверхности воды.
Каков тепловой КПД котла Бенсона?
Тепловой КПД котла Бенсона составляет до 90%.
