Ogólne wiadomości o kotłach parowych
Pełny tekst artykułu dostępny jest dla zarejestrowanych użytkowników
Kotły parowe to naczynia ciśnieniowe, których zadaniem jest wytwarzanie pary wodnej o ciśnieniu wyższym od atmosferycznego. Para ta jest użytkowana na zewnątrz kotła jako czynnik roboczy w turbinach parowych oraz dla celów grzewczych w wielu procesach technologicznych (np. w przemyśle chemicznym, włókienniczym, spożywczym, papierniczym) i w gospodarce komunalnej (ogrzewanie pomieszczeń).
Ciepło potrzebne do wytwarzania pary w kotle otrzymuje się przez spalanie paliwa w palenisku. Gorące gazy spalinowe płyną wzdłuż tzw. powierzchni ogrzewalnej kotła, której oddają ciepło ogrzewając wodę i powodując jej parowanie.
Następnie otrzymana para nasycona jest zwykle przegrzewana. Wytwarzanie pary w kotle jest więc związane z czterema głównymi procesami:
- spalaniem paliwa
- wymianą ciepła pomiędzy produktami spalania przez promieniowanie i konwekcję
- podgrzewaniem i parowaniem wody w parowniku kotła
- przegrzewaniem pary w przegrzewaczach pary
Kocioł jest stale zasilany wodą zasilającą, paliwem i powietrzem. Produktem głównym kotła jest para wodna o określonych parametrach zaś produktami ubocznymi, które należy usunąć, są spaliny, popiół i żużel.
Kotły parowe wytwarzają parę przegrzaną o ciśnieniu od 1 do 20MPa (dla obiegów nadkrytycznych od 24 do 30 MPa) i temperaturze od 200 do 650oC (przy czym temperatury powyżej 300oC odnoszą się się pary przegrzanej dla ciśnień od kilkudziesięciu do stu kilkudziesięciu barów ciśnienia)
Zakres wydajności budowanych kotłów zawiera się w granicach od małych konstrukcji o wydajności pary od ~50 kg/h, aż do bardzo dużych konstrukcji o skomplikowanej budowie, wytwarzających powyżej 4000 t/h pary dla bloków energetycznych o mocy powyżej 1000 MW.
Kotły o małej wydajności z reguły wytwarza się jako konstrukcje całkowicie zmontowane i montuje się na placu budowy na odpowiednio przygotowanym fundamencie.
Dla dużych konstrukcji kotłowych (przeważnie kotły energetyczne) ich montaż w całości a nawet w dużych częściach ze względu na rozmiary jest niemożliwy. Z reguły w skład dużego kotła energetycznego wchodzą:
- 2 do 4 podgrzewaczy powietrza
- 8 do 10 młynów
- kilka wentylatorów
- kilka pomp
- tysiące ton konstrukcji stalowej
- tysiące ton rurociągów grubościennych i ekranów szczelnych
Z tego względu montaż wykonują wyspecjalizowane firmy na placu budowy elektrowni. należy także wspomnieć, że obecnie istnieje tendencja do dużej automatyzacji pracy kotłów co wiąże się z montowaniem bardzo rozbudowanych układów regulacji, umożliwiających pełną automatyzację pracy kotła (w ramach ruchu bloku) włącznie z rozruchem
Główne elementy urządzenia kotłowego
Ciepło potrzebne do wytwarzania pary uzyskuje się wskutek spalarnia paliwa w palenisku. Gorące gazy spalinowe unoszą ciepło z paleniska i płyną wzdłuż, tzw. powierzchni ogrzewalnej kotła, której oddają ciepło, ogrzewając wodę w kotle i powodując jej parowanie.
Wytwarzanie pary w kotle jest więc związane z trzema zjawiskami:
- ze spalaniem paliwa,
- wymianą energii w postaci ciepła
- parowaniem wody
Kocioł powinien być stale zasilany wodą, paliwem i powietrzem. Produktem głównym kotła jest para wodna o określonym ciśnieniu, produktami ubocznymi, które należy usuwać, są spaliny, popiół i żużel.
W skład nowoczesnego urządzenia kotłowego wchodzą następujące główne elementy:
- Parownik, zbudowany w postaci jednego lub kilku cylindrycznych naczyń stalowych, zwanych walczakami, albo z układu rur. W parowniku tworzy się para. mokra nasycona o znacznym stopniu suchości.
- Palenisko, którego zadaniem jest możliwie zupełne spalanie doprowadzonego paliwa z udziałem powietrza jednocześnie doprowadzanego do paleniska. Budowa paleniska zależy od rodzaju paliwa i od budowy kotła.
Z paleniskiem związane są:
- urządzenie zasilające je paliwem
- ruszt, na którym leży spalane paliwo stałe
- palniki do spalania paliwa ciekłego, guzowego lub pyłowego
- urządzenie doprowadzające powietrze potrzebne do spalania:
- komora paleniskowa; wewnątrz której następuje spalanie części lotnych oraz paliw ciekłych, gazowych i pyłowych; urządzenie do usuwania popiołu i żużla
- urządzenie do obsługi i czyszczenia paleniska;
- obmurze tworzące obudowę paleniska kotła i kanałów spalinowych;
- izolacja cieplna.
- przegrzewacze pary i podgrzewacze wody i powietrza
Oprócz wymienionych elementów urządzenia kotłowego wchodzą w jego skład również inne urządzenia pomocnicze potrzebne do pracy kotła:
- urządzenie do wytwarzania ciągu
- do zasilania kotła wodą i paliwem
- do usuwania popiołu i żużla
- do oczyszczania wody zasilającej i spalin
- osprzęt, armatura, aparatura kontrolno-pomiarowa
Pełny artyluł dostępny jest dla zarejestrowanych użytkowników.