Классификация паровых котлов по особенностям конструкции и принципу работы

Паровой котел — это сосуд, работающий под давлением, в котором вода нагревается и превращается в пар. Тепловая энергия, подводимая к паровому котлу, может представлять собой тепло от сгорания топлива, электрическую, ядерную, солнечную или геотермальную энергию. Паровые котлы применяются как источники пара для питания технологического оборудования в промышленности, а также машин и турбин, приводящих в действие электрогенераторы. Самые малые паровые котлы бытового назначения дают около 20 кг пара в час при атмосферном давлении. В то же время котлы крупнейших электростанций производят тысячи тонн пара в час при давлениях свыше 200 атмосфер.

Появление первых «топливных» котлов относят к середине XVII столетия, и за это время появилось множество различных их конструкций.

Для упрощения подбора и выбора нужного парового котла ниже приведём классификацию топливных (газ, ДТ, мазут) паровых котлов (не включает маленькие бытовые и огромные энергетические котлы) в сегменте производительности от 100 кг/час до 20 тонн пара в час. Данная классификация паровых котлов основана на анализе рынка промышленных паровых котлов для технологических нужд предприятий, выпускаемых серийно за последние 10 лет.

Мощность (паропроизводительность, теплопроизводительность)

Самый важный параметр при подборе промышленного парового котла. Для определения мощности необходимо определить потребность паропотребляющего оборудования, потери тепла в паропроводе и количество тепла, возвращаемого вместе с конденсатом (если такое предусмотрено).

Мощность паровых котлов выражается в кг пара в час (кг/час) или в килокалориях (ккал/час).

Пример модельного ряда паровых котлов, классифицируемых по производительности:

Параметры пара (давление, температура)

Пар — это высокая температура, большое давление, высокая теплота парообразования/конденсации, высокая проникающая способность. Из-за этих параметров пар получил большое распространение в промышленности. В большинстве технологических процессов промышленного производства применяют насыщенный водяной пар, для которого характерна прямая зависимость давления от температуры.

Пример модельного ряда паровых котлов, классифицируемых по давлению пара (температуры):

Топливо

Топливо — это основной ресурс, от которого во многом зависит стоимость эксплуатации котла. При выборе топлива необходимо принять во внимание доступность того или иного ресурса, его стоимость и стоимость обслуживания при долговременной эксплуатации.

	Электричество. Самый доступный ресурс, но самый дорогой. При выборе электрического парового кола необходимо понимать, что его стоимость самая низкая на рынке, но потребляемая энергия будет стоить раз в 4…7 дороже, чем природный газ, и в 2…4 раза дороже, чем дизельное топливо. Также необходимо принять во внимание, что получение пара — это очень энергозатратный процесс, и необходимо просчитать и понять, можете ли вы на производстве позволить себе это.
	Твёрдое топливо (уголь, торф, пеллеты). Дешёвое топливо, но угольное хозяйство очень затратное в содержании и требует больших складских площадей. Автоматизированные котлы — также удовольствие не из дешёвых.
	Мазут. Топливо достаточно дешёвое, но стоимость котельного оборудования и впоследствии содержание мазутного хозяйства перечёркивает все достоинства.
	Сжиженный газ (пропан-бутан). Дорогое оборудование, стоимость Гкал сравнима с ДТ, но высок показатель и взрывоопасности. Единственный плюс — экологичность.
	Дизельное топливо. Очень распространено по всей территории России. По стоимости топлива и стоимости обслуживания стоит на втором месте после природного газ, но при этом стоимость 1 Гкал выше примерно в 3…4 раза.
	Природный газ. Самое дешёвое топливо на сегодняшний день, но не везде проведён магистральный газ. Хочется обратить внимание, что котлы дорогие, но преимущество этого вида оборудования в том, что дешёвое топливо достаточно быстро окупает затраты на покупку и обустройство новой котельной.

КПД

Коэффициент полезного действия. Не основной параметр, но от него напрямую зависит стоимость эксплуатации котла — количество потребляемого топлива. Надо понимать, что для получения большего КПД необходимо увеличить площадь теплопередающей поверхности и турбулизировать поток дымовых газов.

Пример паровых котлов, классифицируемых по КПД:

КПД до 88% Устаревшие модели и дешёвые малопроизводительные котлы производительностью до 500 кг/час.

КПД 92-99% Современные паровые котлы в комплектации с экономайзером (парогенераторы). Наиболее экономичны, но необходимо учесть, что чем выше КПД, тем ниже температура дымовых газов. Низкая температура дымовых газов в зимний период может привести к конденсации газов в дымовой трубе, что в результате может привести к негативным последствиям. Единственный совет: если вы раскошелились на современный котёл, будьте последовательны и не экономьте на остальном оборудовании.

Горелка

Подобрать паровой котёл — это одно дело, но его правильная и эффективная работа будет зависеть и от дополнительного оборудования в сочетании с которым ему надо будет работать. Горелка — такой же важный элемент парогенератора, от которого зависит эффективность системы.

Ступенчатая горелка Включает-отключает определённую мощность горения ступенчато, в зависимости от давления пара в котле на данный момент. В зависимости от производительности парового котла может быть одноступенчатой (0–100%), двухступенчатой (0-50%-100%), трёхступенчатой (0-50%-80%-100%) и т. д.

Модулируемая горелка Плавное регулирование мощности горения в пределах 15% …100% в течение всего времени работы котла, в зависимости от давления пара в котле. При использовании модулируемой горелки парогенератор быстрее реагирует на изменение паропотребления в системе и его работа становится более плавной и эффективной.

Объём котловой воды

Появление первых паровых котлов относят к середине XVII столетия. Твёрдое топливо, никакой автоматизации, в качестве «горелки» — кочегар. Понятное дело, что ни о какой равномерной подаче топлива в топку речи не шло, и на тот момент ситуацию с нужными параметрами пара исправлял большой объём котловой воды (позволял в прок запастись тепловой энергией) и подрывной клапан (в случае избытка энергии стравливал эту самую энергию в окружающую среду). С появлением дизельного топлива и газа в начале XIX века и в последствии значительного развития технологий автоматизации, горения и водоподготовки позволило значительно уменьшить размеры паровых котлов при сохранении качества и количества генерируемого пара.

Преимущества:

• хорошо справляются с пиковыми нагрузками у паропотребителя,
• хорошо компенсируют недостатки работы конденсатной линии (конденсатоотводчиков).

Недостатки:

• высокие требования к котельной из-за повышенной взрывоопасности;
• большие габариты;
• долгий выход на рабочий режим с холодного состояния;
• температура питательной воды должна быть не ниже 100 °С;
• обязателен термический деаэратор;
• требуется хорошая водоподготовка.

Аэродинамический режим: разрежение/наддувПрогресс развития котлов и горелочных устройств оставил навсегда в прошлом котлы работающие «под разрежением». Котлы «под наддувом» имеют больший КПД и эффективность настройки сгорания.Конструктивный тип паровых котловСуществуют два основных конструктива паровых котлов: газотрубные и водотрубные.При подборе котла на производство не стоит основываться на выборе по конструктиву, так как на сегодняшний день обе технологии достаточно развиты и эффективны. Ну и стоит отметить, что выбрав котёл в соответствии с пунктами выше, вы однозначно автоматически определитесь и с конструктивом.

Если подбор промышленного парового котла затруднителен для вас, обратитесь к специалистам компании BOOSTER CO.,LTD. Наши специалисты помогут с выбором котельного оборудования, исходя из требований вашего предприятия, для этого — заполните ОПРОСНЫЙ ЛИСТ или свяжитесь с нами по телефону
+7 (495) 988-76-26

Преимущества: хорошо справляются с пиковыми нагрузками у паропотребителя, хорошо компенсируют недостатки работы конденсатной линии (конденсатоотводчиков). Недостатки: высокие требования к котельной из-за повышенной взрывоопасности; большие габариты; долгий выход на рабочий режим с холодного состояния; температура питательной воды должна быть не ниже 100 °С; обязателен термический деаэратор; требуется хорошая водоподготовка. Большой объём котловой воды Преимущества: хорошо справляются с пиковыми нагрузками у паропотребителя, хорошо компенсируют недостатки работы конденсатной линии (конденсатоотводчиков). Недостатки: высокие требования к котельной из-за повышенной взрывоопасности; большие габариты; долгий выход на рабочий режим с холодного состояния; температура питательной воды должна быть не ниже 100 °С; обязателен термический деаэратор; требуется хорошая водоподготовка. Малый объём котловой воды Преимущества: в соответствии с СП 89.13330.2016 (пункт 8.23) допускается устанавливать в производственных помещениях; малые габариты; быстро реагируют на изменение потребления пара у паропотребителя; быстрый выход на рабочий режим с холодного состояния; допустимая температура питательной воды 20 °С; возможность применения химической деаэрации. Недостатки: качество пара ниже, чем у котлов с большим объёмом, но это компенсируется применением сепаратора пара; требуется хорошая водоподготовка Газотрубные котлы Все котлы (жаротрубные, дымогарные и дымогарно-жаротрубные), в которых высокотемпературные газы сгораемого топлива проходят внутри жаровых и дымогарных труб, отдавая тепло воде, окружающей трубы, называются газотрубными. В жаровых трубах происходит горение топлива, а в дымогарных трубах проходят только дымовые газы. Все газотрубные котлы заводской сборки, КПД которых выше 80%, являются дымогарно-жаротрубными. Водотрубные котлы Это котлы, по трубам которых протекает нагреваемая вода, а топочные газы омывают трубы снаружи. В данном случае горячие дымовые газы обволакивают трубы с водой передавая ей тепло. Газотрубные котлы Все котлы (жаротрубные, дымогарные и дымогарно-жаротрубные), в которых высокотемпературные газы сгораемого топлива проходят внутри жаровых и дымогарных труб, отдавая тепло воде, окружающей трубы, называются газотрубными. В жаровых трубах происходит горение топлива, а в дымогарных трубах проходят только дымовые газы. Все газотрубные котлы заводской сборки, КПД которых выше 80%, являются дымогарно-жаротрубными. Водотрубные котлы Это котлы, по трубам которых протекает нагреваемая вода, а топочные газы омывают трубы снаружи. В данном случае горячие дымовые газы обволакивают трубы с водой передавая ей тепло.