Основная задача котлов — генерировать пар. Существует несколько типов котлов, и водотрубный котел — один из них. Водотрубный котел используется для генерации пара высокого давления. Это самые распространенные котлы, используемые во всем мире для различных целей. Водотрубные котлы наиболее известны, поскольку они производят пар высокого давления, чем жаротрубные котлы. В предыдущей статье мы обсудили жаротрубный котел. Поэтому в этой статье мы будем обсуждать в основном водотрубные котлы.
Что такое водотрубный котел?
Водотрубный котел — это тип котла, в котором вода течет внутри труб, а трубы окружены горячими дымовыми газами. Водотрубный котел имеет более высокую скорость генерации пара, чем жаротрубный котел. Это связано с напряжением обруча (тангенциальное давление сжатия на трубу).
Этот тип котла имеет топку, водотрубные трубы, экономайзер, питательный насос, кожухи, пароперегреватель и конвективный испаритель.
Для сжигания топлива используется топка. Тепло, выделяемое при сжигании топлива, используется для нагрева дымовых газов. Когда дымовые газы нагреваются, они передают свое тепло воде, которая превращается в пар.
В водотрубных котлах предусмотрен экономайзер для предварительного нагрева воды. Этот процесс предварительного нагрева воды используется для повышения эффективности котла.
Основной задачей водотрубного котла является производство пара высокого давления, чего не может достичь жаротрубный котел. Поэтому такие котлы используются на морских судах, крупных электростанциях, текстильных фабриках, химических производствах и сахарных заводах.
Работа водотрубного котла
- Грязевой барабан или нижний барабан
- Верхний барабан или паровой барабан
- Опорная трубка
- Опускная труба
Прежде всего, для подачи воды в испарительные трубы котла используется питательный насос.
Твердое топливо (т.е. уголь) помещается на колосниковую решетку топки. Когда начинается процесс сгорания топлива, выделяется тепло, которое передается дымовым газам.
Когда дымовые газы получают тепло, они начинают выходить за пределы труб испарителя. Образовавшиеся горячие дымовые газы передают свое тепло воде, и вода превращается в пар. В результате этого процесса теплопередачи температура воды повышается, а значит, повышается и концентрация воды. Таким образом, концентрация воды будет выше, чем концентрация генерируемого пара.
После производства пара в трубе испарителя смесь воды и пара направляется в паровой или верхний барабан.
Из-за разницы в концентрациях вода и пар разделяются в паровом барабане.
Как упоминалось ранее, пар имеет более низкую концентрацию, чем вода; вода будет стекать вниз, а пар — вверх.
После разделения пара и горячей воды горячая вода поступает в нижний или грязевой барабан через опускную трубу.
Эта горячая вода передается из нижнего барабана в верхний барабан по стояку с помощью процесса естественной циркуляции.
Когда котел вырабатывает дополнительное количество пара, сила внутри барабана увеличивается, а количество воды, подаваемой в барабан, уменьшается, что приводит к уменьшению потока пара. Аналогично, когда скорость генерации пара снижается, сила внутри водотрубного котла уменьшается, а количество поступающей воды увеличивается; за счет этого скорость производства увеличивается. Таким образом, водотрубные котлы регулируют скорость выработки пара.
Типы водотрубных котлов
- Котел Ярроу
- Котел Лёффлера
- Простой вертикальный котел
- Котел Ламонта
- Котел Стирлинг
- Котел Бенсон
- Котлы Babcock и Wilcox
1) Простой вертикальный котел
Простой вертикальный котел является наиболее распространенным типом водотрубного котла. Этот котел имеет вертикальную ось направления в зависимости от положения. Он имеет дымоход, предохранительный кран, паровой кран, манометр, люк, паровое пространство, цилиндрический кожух, водомер, плавкую вставку, отверстие для руки, поперечную коробку, топку, топочное отверстие, кран для проверки подачи, колосниковую решетку и зольник.
Вертикальный котел имеет топочное отверстие, через которое топливо помещается на колосниковую решетку. При сгорании топлива образуются горячие газы, которые используют для преобразования воды в пар.
Зольник устанавливается непосредственно под колосниковой решеткой. В этом зольнике собирается зола от сгоревшего топлива. Котел также имеет дымоход, который используется для удаления неиспользованных газов и дыма. Этот котел устанавливается в вертикальном положении. Корпус котла соединяется с топочной плитой. Его высота составляет 2,0 м, а диаметр — 1,25 м.
Эти типы водотрубных котлов используются в паровых кранах, паровых лопатах, паровых тракторах, железнодорожных паровозах и паровых грузовиках.
2) Котел Стирлинга
Котел Стирлинга — это стационарный водотрубный котел с внешним сгоранием, с изогнутой трубой. Это один из самых эффективных котлов. Он способен вырабатывать пар до 50 000 кг/час и давление пара до 60 бар. Котел Стирлинга имеет КПД от 60% до 80%. В 1888 году Алан Стирлинг изобрел первый котел Стирлинга.
Котел Стирлинга используется для выработки пара в крупных наземных стационарных установках. Он имеет 2 грязевых или нижних барабана и 3 паровых или верхних барабана.
Грязевые барабаны установлены на основании котла так, что горячая вода может естественным образом перетекать из паровых барабанов в грязевые барабаны, в то время как паровые барабаны установлены на верхней части котла. Грязевые барабаны связаны с паровыми барабанами с помощью изогнутых трубок.
Одним из основных преимуществ котла Стирлинга является то, что он имеет очень высокую скорость генерации пара благодаря дополнительным барабанам. Он также способен генерировать очень высокое давление при небольшом перепаде давления.
Основным недостатком этого котла является то, что он имеет гнутые трубы; из-за этого очистка и осмотр труб очень затруднены.
3) Котел Babcock and Wilcox
Котел Babcock and Wilcox — это водотрубный котел с внешним сгоранием, работающий на твердом топливе, высокого давления, стационарный, многотрубный, с естественной циркуляцией, естественной тягой, горизонтальной осью барабана. В 1967 году Джордж Герман Бэбкок и Стивен Уилкокс изобрели котел Бэбкока и Уилкокса.
Этот тип водотрубного котла способен генерировать пар давлением до 20 бар. Скорость производства пара в котле Babcock and Wilcox достигает 20 тонн в час.
Паровой барабан этого котла изготовлен из стали. Котел имеет паровой и грязевой барабаны, водяные трубы, топочную дверцу, нисходящий и восходящий коллектор, грязевую камеру, пароперегреватель, дефлекторы, топку, колосники, манометр и смотровую дверцу. Топочная дверца этого котла используется для подачи топлива в топку. Эта дверца установлена в нижней части котла.
Одним из больших преимуществ котла Babcock and Wilcox является то, что он имеет очень высокий общий КПД. Чистка, ремонт и замена труб очень просты.
Основным недостатком этого котла является то, что он не подходит для осадочной и нечистой воды. Он также имеет очень высокую стоимость обслуживания.
4) Котел Бенсона
Это сверхкритический, безбарабанный котел высокого давления. В 1922 году Марк Бенсон разработал котел Бенсона. Он не имеет барабана.
Это сверхкритический котел, который сжимает питательную воду до сверхкритического давления. Такое сжатие воды останавливает образование пузырька на поверхности водопроводных труб. При сверхкритическом давлении вода и пар имеют одинаковую плотность, поэтому пузырьки не могут образовываться.
Основным преимуществом котла Бенсона является то, что он имеет на 20% меньший вес по сравнению с другими типами водотрубных котлов, поскольку у него нет барабана. Он также занимает меньше места для установки. Тепловой КПД этого котла достигает 90%.
5) Котел Ламонт
В 1925 году Уолтер Дуглас Ла-Монт разработал первый котел Ламонт. Он известен как котел Ламонт по фамилии его изобретателя. Этот тип водотрубного котла способен производить пар до 5000 кг/час и давление пара более 150 бар.
Этот тип котла является котлом с принудительной циркуляцией и внутренним сгоранием. Он имеет гибкую конструкцию. В нем используется центробежный насос для нагнетания воды в топку.
Главное преимущество этого котла в том, что он имеет очень простую эксплуатацию и конструкцию. Нет никаких проблем при первоначальном запуске.
Недостатком этого котла является образование пузырьков на поверхности трубы, что снижает скорость генерации пара.
5) Котел Лёффлера
Это котел с внутренним сгоранием и принудительной циркуляцией. Котел Loeffler способен вырабатывать пар от 90 до 100 тонн/час и давление пара до 100 бар.
Основными частями котла Loeffler являются испарительный барабан, радиационный пароперегреватель, центробежный насос, смесительное сопло и конвективный пароперегреватель.
Основным преимуществом котла Loeffler является возможность использования соленой воды для производства пара. Основным недостатком этого котла является то, что на внутренней поверхности трубы происходит отложение осадка и соли. Эти отложения и соли снижают процесс теплопередачи, в результате чего снижается скорость производства пара.
Части и функции водотрубного котла
- Топка
- Питательный насос
- Решетка
- Дымоход
- Барабан для грязи
- Топочный короб
- Пароперегреватель
- Индикатор давления
- Экономайзер
- Пароводяной барабан
1) Топка
Представляет собой закрытое помещение. В ней сжигается твердое топливо для получения тепла для дымовых газов.
2) Питательный насос
Этот насос используется для подачи воды в водяные трубы.
3) Дымоход
Этот компонент водотрубного котла используется для размещения топлива внутри топки.
4) Зольник
Зольник устанавливается непосредственно под колосниковой решеткой. Он используется для сбора золы от сгоревшего топлива.
5) Барабан для грязи
Этот барабан устанавливается в нижней части котла. Когда вода поступает из парового барабана в грязевой барабан, грязевой барабан удаляет загрязнения из воды и направляет ее обратно в паровой барабан.
6) Экономайзер
Используется для предварительного нагрева воды. Он помогает повысить эффективность работы котла.
7) Пароводяной барабан
Когда пар генерируется в водяных трубах, он направляется в паровой барабан. В паровом барабане происходит разделение пара и воды.
Преимущества и недостатки водотрубного котла
Водотрубные котлы имеют следующие преимущества и недостатки:
Преимущества водотрубного котла
- Эти котлы безопасны в эксплуатации.
- Они производят большее давление пара, чем жаротрубные котлы.
- Водотрубный котел имеет большую скорость производства пара, чем жаротрубный котел.
- Они имеют простую и легкую конструкцию и работу.
- Общий КПД этих котлов достигает 90%.
- Поток воды в этом котле выше, чем в жаротрубном котле. Поэтому он имеет высокую скорость теплопередачи, что повышает его эффективность.
- Водотрубные котлы являются лучшими котлами для крупных электростанций.
- Пар, производимый водотрубным котлом, имеет высокое качество по сравнению с паром жаротрубного котла.
- Он занимает меньше места.
- Водотрубные котлы можно легко перевозить с одного места на другое.
Недостатки водотрубных котлов
- Водотрубные котлы имеют сложную конструкцию.
- Эксплуатация такого котла очень сложна. Поэтому для его эксплуатации требуется квалифицированный специалист.
- Высокая стоимость обслуживания.
- Эти котлы имеют более высокую стоимость, чем жаротрубные котлы.
- Они не подходят для небольших производств, так как производят очень высокий пар и давление.
- Они имеют сложную установку.
Применение водотрубных котлов
- Водотрубные котлы используются на электростанциях, в химической промышленности и на текстильных фабриках.
- Эти котлы также используются на сахарных заводах и бумажных фабриках.
- Они также используются в судостроении.
Раздел часто задаваемых вопросов
Каковы примеры водотрубных котлов?
Водотрубный котел имеет следующие примеры:
- котел Лемонта
- котел Стирлинга
- Простой вертикальный котел
- Котел Бенсон
- Котел Ярроу
Для чего используется водотрубный котел?
Водотрубный котел используется для выработки пара для различных целей. Они также используются в химической промышленности, на текстильных фабриках, сахарных заводах и бумажных фабриках.
Как долго служат водотрубные котлы?
Срок службы водотрубного котла составляет от 15 лет до 40 лет.
Почему водотрубный котел более эффективен?
Водотрубный котел более эффективен, чем жаротрубный. Это связано с тем, что водотрубный котел быстрее преобразует воду в пар, чем жаротрубный котел. Трубки водотрубных котлов вмещают меньшее количество воды, чем водяной бак жаротрубных котлов.
Каков КПД водотрубного котла?
КПД водотрубного котла без экономайзера составляет до 85% для горячей воды и от 81% до 83% для пара.
Почему водотрубный котел лучше жаротрубного?
Жаротрубные котлы менее эффективны, чем жаротрубные. Водотрубные котлы имеют высокую скорость парообразования и создают высокое давление пара.
