Porušenie prirodzenej cirkulácie kotla. Cirkulácia vody v kotloch

Kotol je určený na premenu chemickej energie obsiahnutej v palive na termálna energia pár. Táto para sa potom použije na prácu rôzne systémy plavidlo. Na obrázku nižšie je znázornená schéma cirkulácie vo vodnorúrkovom kotli. Napriek tomu, že je zobrazený iba jeden dizajn kotla, všetky lodné kotly na kvapalné palivá pracujú podľa podobného dizajnu.

Vo vodotrubnom kotli je ohnisko obklopené zväzkami rúr, ktoré sú spojené s horným a spodným bubnom pomocou rozdeľovačov. Palivo sa spaľuje v ohnisku a teplo sa sálaním prenáša do varných rúrok obklopujúcich ohnisko. Tepelná energia sa prenáša prostredníctvom tepelnej vodivosti do vody cirkulujúcej v trubiciach. To vytvára paru a ochladzuje kov rúr.

Keď sa voda zahrieva, jej hustota klesá a má tendenciu pohybovať sa nahor. Chladnejšia a ťažšia voda má tendenciu pohybovať sa smerom nadol. Vzhľadom k tomu, že horúca zmes para-voda má tendenciu nahor, zatiaľ čo viac studená voda sa pohybuje dole v zvodných potrubiach, dochádza k prirodzenej cirkulácii v okruhu kotla.

Keď zmes pary a vody vstúpi do horného (parného) bubna, oddelí sa. Para vstupuje do hornej polovice bubna, potom z neho do prehrievača alebo priamo k spotrebiteľom nasýtená para. Cirkulujúca voda zostáva na dne tohto bubna, mieša sa s prichádzajúcou napájacou vodou a opäť prechádza celým cirkulačným okruhom.

V kotloch s prehrievačmi para z vrchu parného bubna vstupuje do prehrievačov, kde sa ďalej ohrieva, čím sa zvyšuje energia pary. Prehriata para potom prechádza cez vysokotlakovú turbínu a prípadne aj nízkotlakovú turbínu, kde sa väčšina tepelnej energie premení na mechanickú energiu.

Predtým, ako para skondenzuje a vráti sa do napájacieho systému, aby sa mohla naplno využiť tepelná energia, môže sa jej časť odobrať z turbíny na ohrev napájacej vody a iné potreby.

Po prechode všetkými pomocnými systémami para vstupuje do kondenzátora, kde sa mení na vodu, ktorá je privádzaná do prívodného potrubia, čím sa uzatvára slučka napájacieho systému kotla.

V systémoch pracujúcich pri nižších tlakových úrovniach bez prehrievačov vstupuje para z parného bubna priamo do parného systému, potom kondenzuje a vstupuje do energetického systému ako kondenzát.

Motorové lode majú zvyčajne dva systémy na výrobu pary: rekuperačný kotol, ktorý využíva teplo z výfukových plynov nafty, a kotol na kvapalné palivo. Regeneračný kotol funguje, keď je motor v chode, a kotol na kvapalné palivo sa používa, keď je loď v prístave, keď je hlavný motor zastavený. Aj keď je konštrukcia týchto kotlov odlišná od konštrukcie hlavných kotlov, ktorých para sa používa na pohon, pracujú tieto kotly na rovnakých princípoch prenosu tepla a ich prevádzka je sprevádzaná rovnakými problémami v dôsledku tvorby vodného kameňa a korózie. .

Všetky konštrukcie moderných kotlov obsahujú cirkulačný okruh, ktorým sa pohybuje voda a zmes pary a vody. Tým je zabezpečená kontinuálna tvorba pary a potrebná spoľahlivosť zariadenia vzhľadom na stálosť tepelného režimu pri prevádzke mnohých kotlových článkov, predovšetkým rúrok vykurovacích plôch.

Ak je cirkulácia narušená, odvod tepla z vyhrievaných rúr sa zníži alebo úplne zastaví, v dôsledku čoho sa kov môže prehriať a znížiť jeho mechanickú pevnosť. V konečnom dôsledku sa môžu objaviť neprijateľné defekty (lokálne opuchy, fistuly a dokonca aj praskliny potrubia).

V parných kotloch a systémoch tepelnej energie sa používajú tri cirkulačné schémy: prirodzený, viacnásobný nútený a priamy prietok.

Pri prirodzenej cirkulácii obsahuje cirkulačný okruh vyhrievané potrubia, napríklad tieniace steny pece, a nevykurované potrubia, ktoré sú vedené mimo spaľovacieho priestoru. V hornej časti sú potrubia spojené s kotlovým telesom (kotly tohto druhu sa z tohto dôvodu nazývajú bubnové kotly), v spodnej časti medzi sebou komunikujú pomocou rozdeľovača.

Keďže tieto časti okruhu sú oddelené tepelne izolačným obkladom, ich teploty sa výrazne líšia. Z tohto dôvodu sa hustota vody v nevyhrievaných potrubiach a hustota zmesi pary a vody vznikajúcej vo vyhrievaných potrubiach líšia. Menej hustá zmes pary a vody sa prirodzene začína pohybovať nahor a vstupuje do bubna, kde sa para oddeľuje od vody (oddeľovanie pary) a na jej miesto sa pohybuje voda s vyššou hustotou z nevyhrievaných potrubí. Tak dochádza k cirkulácii vody a zmesi pary a vody, ktorá je neustále udržiavaná.

Vyhrievané potrubia, v ktorých sa chladiaca kvapalina pohybuje nahor, sa nazývajú stúpačky a nevyhrievané potrubia sa nazývajú zvodové potrubia.

Ako ukázala prax, spoľahlivá prevádzka kotla s prirodzenou cirkuláciou vody v kotle je zabezpečená pri tlaku najviac 18 MPa (180 kgf/cm2), čo sa považuje za kritické, pretože so zvyšujúcim sa prevádzkovým tlakom sa rozdiel v hustota vody a pary klesá. Preto je pre sériové kotlové jednotky prevádzkový tlak obmedzený na 13,5 MPa (135 kgf/cm2).

Nútený viacnásobný obeh je zabezpečený vstavaným obehové čerpadlo.

V prietokových kotloch, ktoré nemajú bubny, je cirkulácia jednocyklová. Voda dodávaná napájacím čerpadlom sa v potrubných systémoch úplne premieňa na paru. Prietokové kotly sú stavané pre tlak 14 MPa (140 kgf/cm2) s výkonom pary od 250 do 640 t/h a pre tlak 25,5 MPa (255 kgf/cm2) s kapacitou pary 950, 1600 a 2500 t/h.

Takmer všetky teplovodné kotly pracujú podľa schémy s priamym prietokom, ktoré nemajú ani odparovacie ani prehrievacie plochy. Nemajú bubny, ktoré sú najdrahšie a veľmi náročné na výrobu prvkov kotla. Sieťová voda je do nich čerpaná čerpadlami postupne cez vykurovacie plochy (potrubný systém kotla) a ohrievaná na vopred stanovenú teplotu.

Cirkulácia vody sa zvyčajne nazýva pohyb vody pozdĺž uzavretého okruhu. Cirkulačný okruh vo všeobecnosti zahŕňa: konštrukčné prvky kotly, ako sú bubny, kolektory, vyhrievané a nevykurované potrubia vykurovacích plôch. Voda môže prechádzať okruhom opakovane alebo raz, pričom sa pohybuje cez vykurovacie plochy od vstupu k výstupu.

Vzhľadom na závislosť od dôvodov, ktoré spôsobujú pohyb vody, je obeh rozdelený na prirodzený a nútený.

V parných kotloch dochádza k prirodzenej cirkulácii, pretože hnací tlak v okruhu je vytvorený rozdielom hustôt vody a pary. V tomto prípade sa každý kg vody môže postupne premeniť na paru, opakovane prechádzajúc okruhom, alebo sa môže zmeniť na paru pri jednom prechode cez vykurovaciu plochu.

Nútený obeh voda sa vyrába pomocou čerpadla. Používa sa v teplovodných bojleroch a ekonomizéroch vody a je priamoprúdový.

Pri akomkoľvek type obehu a spôsobe jeho organizácie musí voda a para generovaná v okruhu spoľahlivo chladiť kov, čo je mimoriadne dôležité pre bezproblémovú prevádzku kotlov.

Prirodzená cirkulácia vody v parných kotloch. Uvažujme o princípe fungovania prirodzenej cirkulácie na príklade cirkulačného okruhu bočného sita pece (obr. 10).

Obr. 10. Schéma najjednoduchšieho obvodu s prirodzenou cirkuláciou:

1 – zberač; 2 – zvodová rúra; 3 – horný bubon; 4 – sitové (zdvíhacie) rúry.

Napájacia voda je privádzaná do horného bubna kotla 3. Z neho voda klesá cez zvodovú rúru 2 a vstupuje do kolektora 1. V tomto úseku okruhu nie je do vody privádzané teplo (potrubie je tepelne izolované šamotová stena) a teplota vody zostáva pod teplotou nasýtenia pri danom tlaku pary v kotle

Z kolektora voda vstupuje do vyhrievaných rúrok sita 4 a stúpajúc cez ne sa zahrieva do varu, varí a čiastočne sa mení na paru.
Uverejnené na ref.rf
Výsledná zmes pary a vody sa privedie do bubna, kde sa rozdelí na vodu a paru.
Uverejnené na ref.rf
Para opúšťa kotol a voda sa zmiešava s napájacou vodou a opäť vstupuje do cirkulačného okruhu.

Časť stúpacieho potrubia, kde sa voda ohrieva do varu, sa zvyčajne nazýva ekonomizér a časť obsahujúca paru sa nazýva parná. Výška druhého je niekoľkonásobne vyššia ako výška sekcie ekonomizéra.

V sekcii ekonomizéra sa voda pohybuje konštantnou rýchlosťou a v sekcii obsahujúcej paru sa neustále zvyšuje, pretože množstvo pary generované v stúpacích potrubiach sa neustále zvyšuje. Rýchlosť, ktorú má voda v sekcii ekonomizéra, sa zvyčajne nazýva rýchlosť cirkulácie. Pre svoju stálosť je rýchlosť obehu jednou z dôležitých charakteristík prirodzeného obehu. Jeho hodnota je približne 0,5 - 1,5 m/s.

Prítomnosť oblastí s médiami s rôznymi hustotami v okruhu vytvára tlakový rozdiel alebo hnací cirkulačný tlak v okruhu. Tlak v zvodoch vytvára stĺpec vody s hustotou r V, a vo zdvíhacích potrubiach - stĺpec vody a zmesi pary a vody s hustotou r SM. Z tohto dôvodu médium s väčšou hustotou vytláča médium s menšou hustotou a v okruhu sa vytvára kruhový pohyb vody. Veľkosť hnacieho tlaku je určená vzťahom tvaru:

S DV = h PAR (r B - r CM) g Pa, (7,1)

Kde h PARA– výška časti stúpacieho potrubia obsahujúceho paru; g – zrýchlenie voľného pádu.

Z vyjadrenia hnacieho tlaku vyplýva, že na cirkuláciu nestačí mať médiá s rôznou hustotou. Je tiež potrebné, aby potrubia obsahujúce paru boli umiestnené vertikálne.

Pri jednom prechode okruhom sa len časť vody premení na paru.
Uverejnené na ref.rf
Z tohto dôvodu sa na charakterizáciu intenzity vyparovania vody používa pojem rýchlosť cirkulácie:

k = M/D,(7.2)

Kde M– prietok vody zvodom, kg/h; D– množstvo pary vytvorené vo vyhrievaných potrubiach, kg/h.

Okrem toho rýchlosť cirkulácie ukazuje, koľkokrát musí okruhom prejsť jeden kg vody, aby sa zmenil na paru.
Uverejnené na ref.rf
Pre clony k = 50 – 70, pre konvekčné trámy k = 100 – 200.

Prevrátená hodnota cirkulačného pomeru charakterizuje stupeň suchosti mokrej pary x = 1/k. Z toho môžeme usúdiť, že v sitách sa tvorí zmes pary a vody, ktorá neobsahuje viac ako 0,02 alebo 2 % pary. Z tohto dôvodu sú aj tepelne najviac namáhané vykurovacie plochy kotlov, ktorými sú sitá, spoľahlivo zmáčané a chladené vodou.

V konvekčných zväzkoch sú všetky potrubia ohrievané plynmi, ktorých teplota pri prechode zväzkom neustále klesá. Z tohto dôvodu sa vo varných rúrach pri pohybe plynov znižuje aj obsah pary a zvyšuje sa hustota zmesi pary a vody. Prítomnosť zväzku zmesi pary a vody s rôznymi hustotami v potrubiach vytvára hnací tlak, ktorý pohybuje vodou podľa nasledujúcej schémy: z horného bubna voda vstupuje do zadných potrubí zväzku a cez ne vstupuje do spodného bubna. kotla; Z bubna voda vstupuje do zostávajúcich rúrok zväzku a spolu s parou vstupuje do horného bubna.

Nútený obeh. Nútený obeh sa používa v teplovodných kotloch, ako aj v ekonomizéroch parných kotlov. Pohyb vody cez potrubia vykurovacích plôch sa uskutočňuje čerpadlom. Voda vstupuje na vykurovaciu plochu studená a opúšťa ju horúca, pričom v bojleri vykonáva priamoprúdový pohyb. Rýchlosť cirkulácie vody sa rovná jednej.

Je dôležité poznamenať, že na vytvorenie priameho toku vody sú vykurovacie plochy kotlov vyrobené vo forme samostatných panelov, ktoré sú navzájom spojené sériovo alebo paralelne. Panel je vyrobený z jedného radu rúrok, ktorých konce sú uzavreté do spodného (rozvodného) a horného (zberného) kolektora. V tomto prípade môžu mať potrubia priamu (väčšinou) aj špirálovú konfiguráciu.

Keď sú potrubia zapojené paralelne ku kolektorom, voda prechádza potrubím pri nerovnakom prietoku, čo je spôsobené rozdielmi v hydraulické odpory potrubia a nerovnomerné zahrievanie potrubí plynmi. Z tohto dôvodu prúdi do jednotlivých rúr menej vody, ako je potrebné na spoľahlivé chladenie kovu. Je dokonca možné, že voda v jednotlivých potrubiach vrie, čo ešte viac znižuje prietok vody do takýchto potrubí.

Pohyb vody v potrubí musí byť nahor aj nadol. V tomto prípade, aby sa predišlo varu vody, jej rýchlosť sa považuje za najmenej 0,5–1 m/s. Z rovnakých dôvodov by pokles tlaku vody v kotloch nemal byť väčší ako 0,2 MPa.

Vo všeobecnosti technologický proces výroby pary v bubnovom parnom kotli prebieha v nasledujúcom poradí (obr. 1.). Palivo pomocou horákov 1 sa zavádza do pece, kde horí. Vzduch potrebný na spaľovanie paliva je privádzaný do ohniska ventilátorom alebo nasávaný cez rošt - prirodzeným ťahom.

Na zlepšenie procesu spaľovania paliva a zvýšenie účinnosti kotla sa vzduch pred privádzaním do ohniska predhrieva spalinami v ohrievači vzduchu. 8 .

Spaliny, ktoré odovzdali časť svojho tepla sálavým výhrevným plochám umiestneným v spaľovacej komore, vstupujú na konvekčnú výhrevnú plochu, sú ochladzované a odvádzané komínom do atmosféry odsávačom dymu.

Surový voda z vodovodu prechádza cez katexové filtre, zmäkčuje sa a potom vstupuje do odvzdušňovača, kde sa z neho odstraňujú korozívne plyny ( O 2 a CO 2) a prúdi do nádrže na odvzdušnenú vodu. Napájacia voda je z nádrže odoberaná napájacími čerpadlami a privádzaná do ekonomizéra 7 parný kotol. Voda ohriata teplom spalín z ekonomizéra vstupuje do horného bubna 4 kotla, odkiaľ cez zvodové potrubie 3 odoslaný zberateľovi obrazovky 10–12 alebo do spodného bubna. Návrat cez výťahové potrubie 2 do horného bubna sa časť vody odparí. V hornom bubne sa para oddeľuje od vody. Para sa posiela do prehrievača 5 (v prípade potreby), kde sa prehrieva na požadovanú teplotu. Potom prehriata para vstupuje do spoločného zberača pary, odkiaľ je dodávaná spotrebiteľom.

Reguláciu teploty prehriatej pary je možné vykonávať pomocou povrchových chladičov, vstrekovaním vody do pary, prechodom časti produktov spaľovania cez prehrievač, recirkuláciou produktov spaľovania do pece, zmenou aerodynamiky alebo chemickej štruktúry horáka, zmenou emisivita horáka. Najčastejšie sa na udržanie teploty prehriatej pary na danej úrovni používajú vstrekovacie alebo povrchové chladiče. 6 , zvyčajne inštalované v medzere medzi v samostatných častiach prehrievač.

Obr.1. Schematický diagram parný kotol:

1 – plynový olejový horák; 2 – zdvíhacie (sieťové) rúry; 3 – spúšťacie potrubia; 4 – bubon; 5 – prehrievač pary; 6 – povrchový chladič; 7 – ekonomizér vody; 8 – rúrkový ohrievač vzduchu; 9 – vedenie recirkulácie vody; 10 – zberač zadného skla; 11 – bočný zberač sita; 12 – zberač čelného skla; 13 – hrebenatka; p.v – napájacia voda; n.p – nasýtená para; p.p – prehriata para; h.v – studený vzduch; g.v – horúci vzduch; t – palivo; g.g – výfukové plyny

bojler na teplú vodu - zariadenie, ktoré má ohnisko, vyhrievané produktmi spaľovaného paliva v ňom a určené na ohrev vody pod tlakom nad atmosférický tlak a používané ako chladivo mimo samotného zariadenia.

Teplovodný kotol pozostáva zo spaľovacieho zariadenia a tepelných plôch, ktoré sú u vodorúrových kotlov rozdelené na spaľovacie sitá zo samostatných panelov, ktoré sú radom paralelných potrubí spojených vstupným a výstupným rozdeľovačom, a konvekčné vykurovacie plochy, vo väčšine prípadov zostavené z cievok.

Prevádzka vykurovacej kotolne, ktorej základná tepelná schéma je na obr. 2 sa uskutočňuje nasledovne. Voda zo spätného potrubia vykurovacích sietí prúdi pod nízkym tlakom do sania sieťového čerpadla 2 . Voda sa tam dodáva z doplňovacieho čerpadla 6 , vyrovnávanie únikov vody v tepelných sieťach. Na nasávanie čerpadla 2 Dodáva sa aj teplá voda, ktorej teplo sa čiastočne využíva vo výmenníkoch tepla 9 A 4 na ohrev chemicky čistenej a surovej vody.

Zabezpečiť, aby sa teplota vody pred kotlom privádzala do potrubia za sieťovým čerpadlom za vopred stanovených podmienok na zabránenie korózii pomocou recirkulačného čerpadla 12 požadované množstvo horúca voda, vychádzajúci z teplovodného kotla 1 . Vedenie, cez ktoré sa dodáva horúca voda, sa nazýva recirkulácia. Vo všetkých režimoch prevádzky vykurovacej siete, okrem maximálneho zimného režimu, časť vody zo spätného potrubia za čerpadlom siete 2 , obchádzajúci kotol, sa privádza cez obtokové potrubie do prívodného potrubia, kde sa zmiešava s horúca voda z kotla, zabezpečuje uvedenú návrhovú teplotu v prívodnom potrubí tepelných sietí. Voda určená na doplnenie netesností v tepelných sieťach je predzásobená čerpadlom surovej vody 3 do ohrievača surovej vody 4 , kde sa zahreje na teplotu 18–20 ºC a následne sa odošle na chemickú úpravu vody. Chemicky čistená voda sa ohrieva vo výmenníkoch tepla 8 , 9 A 11 a odvzdušnený v odvzdušňovači 10 . Voda na napájanie vykurovacích sietí z odvzdušnenej vodnej nádrže 7 zdvihne nabíjacie čerpadlo 6 a privádza ho do spätného vedenia.

Ryža. 2. Tepelná schéma kotolne s teplovodnými kotlami:

1 – teplovodný kotol; 2 – sieťové čerpadlo; 3 – čerpadlo surovej vody; 4 – ohrievač surovej vody; 5 – chemická úprava vody; 6 – doplňovacie čerpadlo; 7 – nádrž na odvzdušnenú vodu; 8 – chladič odvzdušnenej vody; 9 – ohrievač chemicky čistenej vody; 10 – odvzdušňovač; 11 – chladič pary; 12 – recirkulačné čerpadlo.

Jadrové reaktory

Jadrový(štiepne) palivo - látka schopná uvoľňovať značné množstvo tepelnej energie v dôsledku inhibície štiepnych produktov ťažkých jadier chemické prvky keď interagujú s neutrónmi. V energetike sa ako jadrové palivo využíva prírodný izotop urán-235 (235U), umelé izotopy urán-233 (233U) a plutónium-239 (239Pu). Hlavnou rudou, z ktorej sa urán získava, je uránový decht U3O8.

Jadrové palivo používa sa na kombinovanú výrobu tepelnej a elektrickej energie v jadrových zariadeniach na kombinovanú výrobu tepla a elektriny (KVET) s rôznymi cirkulačnými okruhmi. Na obr. Obrázok 3 znázorňuje základnú trojokruhovú tepelnú schému jadrovej elektrárne s teplom dodávaným z chladiva reaktora do vykurovacieho okruhu.

Okruh 1. V jadrovom reaktore 1 vzniká významná tepelná energia, ktorá umožňuje ohrievanie chladiacej kvapaliny na vysoké parametre ( t≈ 450 °C). Vysokoteplotné obehové čerpadlo chladiva z jadrového reaktora 2 privádzané do jadrového parného generátora 3 . Výhrevná plocha parogenerátora je sústava hadov 4 malý priemer, vnútri ktorého pri vysoký krvný tlak tečie chladiaca kvapalina. Výhrevná plocha je umiestnená vo zvislom alebo vodorovnom puzdre, kde je napájacie čerpadlo 5 Dodáva sa ďalšie chladivo - voda, ktorá sa zahrieva do varu, v dôsledku čoho sa v parnom generátore vytvára vodná para.

Ryža. 3. Schematický tepelný diagram ACHP

1 - atómový reaktor; 2 - obehové čerpadlo; 3 - parný generátor; 4 – cievky parného generátora; 5 - napájacie čerpadlo; 6 - parná turbína; 7 - elektrický generátor; 8 , 12 - kondenzátor; 9 – technologická výroba; 10 , 11 - parné ohrievače; 13 – sieťové čerpadlo; 14 - spotrebiteľ

Okruh 2. Z parogenerátora ide časť suchej nasýtenej pary parovodom do parnej turbíny 6 , kde sa potenciálna energia pary najskôr premení na mechanickú energiu otáčania turbíny a potom na elektrickú energiu v elektrickom generátore 7 , ktorý je pripojený k turbíne na rovnakej osi. Zbytková para z parnej turbíny prechádza cez kondenzátor 8 , kde sa ochladí do stavu kvapaliny (kondenzátu) a ide do spätného potrubia k napájaciemu čerpadlu 5 . Druhá časť pary z parogenerátora sa parovodom dodáva do technologickej výroby 9 a do parných sieťových ohrievačov vody 10 A 11 . Kondenzácia z technologická výroba a kondenzátor 12 sa tiež vracia do spätného vedenia k napájaciemu čerpadlu 5 , odkiaľ sa opäť čerpá voda do parogenerátora 3 .

Okruh 3. Vodné čerpadlo vratnej siete 13 čerpané cez parné sieťové ohrievače vody 11 A 10 a posiela sa cez zásobovacie potrubie k spotrebiteľovi 14 na vykurovanie, vetranie a zásobovanie teplou vodou.

Elektródové kotly

Elektródové parné a teplovodné kotly fungujú na princípe priamej premeny elektrickej energie na tepelnú energiu chladiacej kvapaliny a používajú sa na zásobovanie teplom podnikov, vykurovanie a zásobovanie teplou vodou budov a stavieb. Výhodou elektriny je mobilita, dostatok príležitostí automatizácia procesu ohrevu vody alebo výroby pary, jednoduchosť konštrukcie elektrických vykurovacích zariadení, schopnosť presnej údržby teplotný režim vo vykurovaných priestoroch a v súvislosti s tým šetrenie primárnych energetických zdrojov.

Legenda elektródový kotol: čitateľ – menovitý elektrický výkon, kW; menovateľ – menovité napätie napájacej siete, kV (napr. označenie KEPR-250/0,4 znamená: elektródový parný kotol, regulovateľný výkon 250 kW, menovité napätie napájacej siete 0,4 kV).

Elektródové teplovodné kotly určené na výrobu teplej vody. Na obr. 4 schematický diagram elektródového regulovateľného kotla na ohrev vody s plochými elektródami.

Ryža. 4. Schéma elektródového kotla na ohrev vody

1 - vodné trubky; 2 – usadzovací filter; 3 - napájacie čerpadlo; 4 – spätný ventil cez priechod; 5 – solenoidový ventil; 6 – bypass; 7 - prívodné potrubie vody; 8 – valcové telo; 9 - uzemnenie; 10 – drenážne vedenie; 11 – fázové elektródy; 12 – puzdrá; 13 14 - ochranné dosky; 15 – dielektrické platne (antielektródy); 16 – priečnik; 17 - výstup teplej vody; 18 – tyč; 19 - volant; 20 - tepelné relé; 21 - bezpečnostný ventil

Voda z vodovodu prechádza cez filter 2 3 7 vo vnútri valcového telesa 8 . V spodnej časti telesa všetkých teplovodných kotlov cez priechodky 12 sú nainštalované fázové elektródy 11 – ploché alebo prstencové elektródy alebo valcové tyče určitých veľkostí, dĺžky a priemeru, na ktoré sa privádza trojfázové napätie cez kolíky s prúdom elektrickej siete 13 . Voda vyplňujúca medzielektródové priestory tvorí aktívne elektrické odpory zapojené do „trojuholníkového“ obvodu. IN elektródové kotly s plochými elektródami voda sa ohrieva, keď sa pohybuje medzi plochými elektródovými doskami 11 . Výkon kotla sa nastavuje pomocou volantu 19 vertikálnym pohybom dielektrických dosiek (antielektród) 15 , zhromaždené v balení a zahrnuté v medzerách medzi plochými elektródovými doskami.

IN elektródové kotly s prstencovými elektródami Vo vnútri puzdra medzi dnom a membránou sú tri fluoroplastové komory s otvormi v spodnej časti na prívod vody do medzielektródového priestoru. Komory obsahujú fázové a neutrálne elektródy vyrobené z koncentrických oceľových krúžkov spojených zváraním. Neutrálne elektródy sú umiestnené nad fázovými elektródami a sú pevne namontované na závese pripojenom k ​​elektrickému pohonu. Výkon kotla sa reguluje zmenou vzdialenosti medzi fázovou a neutrálnou elektródou a vykonáva sa pomocou elektrického pohonu. Minimálna medzera medzi elektródami sa stanoví výpočtom.

IN elektródové kotly s valcovými elektródami každá valcová fázová elektróda je koaxiálne obklopená neutrálnou elektródou. Všetky nulové elektródy sú privarené k membráne, ktorá rozdeľuje vnútorný objem kotla na dve časti medzi vstupné a výstupné potrubie a usmerňuje prúdenie vody do prstencových medzier medzi fázovou a nulovou elektródou, v ktorých sa ohrieva. Výkon kotla je regulovaný vertikálnym pohybom fluoroplastových sitiek , umiestnené koaxiálne vzhľadom na fázovú a neutrálnu elektródu, ktoré sú pevne pripevnené k priečke , spojené s elektrickým pohonom . Pohyb fluoroplastových sitiek voči fázovým elektródam mení ich aktívnu plochu a v dôsledku toho aj výkon kotla.

Elektródové parné kotly určené na výrobu nasýtenej pary s tlakom do 0,6 MPa (6 kgf/cm2) a zásobovanie priemyselných, poľnohospodárskych a domácich zariadení. V kotli s parnou elektródou sa teplo uvoľňuje počas prúdenia elektrický prúd cez vodu, ktorá predstavuje aktívny odpor, sa ohrieva a vyparuje. Konštrukcia elektródového parného regulovateľného kotla pre napätie 0,4 kV je na obr. 5 a zabezpečuje automatické riadenie výroby pary a elektrickej energie kotla v zadanom režime.

Voda z vodovodu 1 prejde filtrom 2 kde sa odstraňujú mechanické a hrubé nečistoty a napájacie čerpadlo 3 dodávané cez prívodné potrubie 7 vnútri regulátora hladiny vody 8 . Regulátor hladiny plaváka 8 predstavuje nádobu spojenú dvoma rúrkami 11 s vodným priestorom výtlačnej komory 21 elektródový kotol. Odnímateľná spodná časť regulátora hladiny má prípojky pre automatické a manuálne doplňovanie. Dutý plavák 9 pripojený ku kohútiku cez tyč a vahadlo 10 na automatickej odličovacej trubici. Počas automatického doplňovania je automatický doplňovací ventil na prívodnom potrubí otvorený 7 a ručný doplňovací ventil je zatvorený, čo vedie k pretečeniu vody spodným potrubím 11 vstupuje do krytu regulátora hladiny 8 a objem vody vo výtlačnej komore 21 . Keď hladina vody v kotle dosiahne polohu presahujúcu hornú úroveň zaplavenia fázových elektród 15 o 100 mm, plavák 9 ventil je uzavretý cez tyč s vahadlom 10 , zastavenie prívodu vody do kotla. Plavákový regulátor hladiny zabezpečuje nominálny prietok napájacej vody, keď sú elektródy úplne zaplavené. Pri poruche plavákového regulátora hladiny je možná dočasná prevádzka kotla manuálnou reguláciou prívodu vody cez ručné doplňovacie potrubie.

Vo valcovom tele 12 valcový plášť inštalovaný koaxiálne 17 , tvoriace vo vnútri kotla dve komory - výtlačnú komoru 21 a výrobu pary 22 .

Ryža. 5. Schéma elektródového parou regulovaného kotla:

1 - vodné trubky; 2 – usadzovací filter; 3 - napájacie čerpadlo; 4 – spätný ventil cez priechod; 5 - solenoidový ventil; 6 – bypass; 7 - prívodné potrubie vody; 8 – plavákový regulátor hladiny vody; 9 - plavák; 10 - automatický plniaci ventil; 11 - potrubia; 12 – valcové telo; 13 - uzemnenie; 14 – preplachovacia linka; 15 – fázové ploché elektródy; 16 – puzdrá; 17 – valcový plášť; 18 – trojfázová elektrická sieť; 19 - dielektrické dosky; 20 - ukazovateľ hladiny vody; 21 – výtlačná komora; 22 – komora na výrobu pary; 23 – potrubie na výstup pary; 24 - veko; 25 – elektródový snímač limitu vody; 26 - odvzdušňovací ventil; 27 - tlakomer; 28 - bezpečnostný ventil; 29 - Regulátor teploty

Parogenerátor a výtlačná komora v spodnej časti kotla sú spojené vodou a v hornej časti komory sú oddelené valcovým plášťom 17 a pripojené v pároch iba cez regulátor teploty 29 . Hladina vody v bojleri je kontrolovaná ukazovateľom hladiny 20. Balík plochých elektród je umiestnený v komore na výrobu pary 15 , ku ktorým pozdĺž čapov vedúcich prúd cez priechodky 16 trojfázové napätie elektrickej siete sa privádza do spodnej časti 18 . Vonkajšie dosky zväzku elektród sú zvonka izolované dielektrickými doskami 19 na odstránenie nevyváženého zaťaženia medzi fázami. Voda vyplňujúca medzielektródové priestory tvorí aktívne elektrické odpory zapojené do „trojuholníkového“ obvodu. Ak je kotol napájaný vodou s nízkym odporom, elektródový systém je vyrobený z troch valcových tyčí. Para sa vytvára v komore na výrobu pary 22 a para sa odoberá z výstupného potrubia pary 23 .

Na veku 24 Inštalované zariadenia elektródového parného kotla:

Elektródový snímač hladiny 25 , ktorý chráni kotol pred nadmerným

napájacej vody a vyšle signál príslušnému pohonu, aby zastavil dodávku napájacej vody, keď sa dosiahne maximálna povolená hladina vody v kotli;

Vzduchový balón 26 , na uvoľnenie vzduchu pri spustení kotla;

Tlakomer 27 , na meranie tlaku pary v kotle;

Bezpečnostné ventily 28 , na ochranu kotla pred maximálnym povoleným tlakom pary.

Regulátor teploty 29 je nastavený požadovaný prevádzkový tlak suchej nasýtenej pary. Ak sa tlak pary v kotle zvýši nad nastavenú hodnotu, zvýši sa aj teplota pary, čo vedie k uzavretiu regulačného ventilu, čím sa zablokuje spojenie medzi parogenerátorom a objemom pary výtlačnej komory. V dôsledku toho sa tlak pary v objeme pary v parogeneračnej komore zvyšuje v porovnaní s tlakom vo výtlačnej komore. To má za následok vytlačenie kotlovej vody z parogeneračnej komory do vytláčacej komory, ako aj zníženie hladiny vody v elektródovom systéme, čo vedie k zníženiu elektrického výkonu kotla a jeho produkcie pary. Keď tlak pary v kotle klesne pod nastavenú hodnotu, regulátor teploty otvorí spojenie medzi parogenerátormi a výtlačnými komorami cez paru, čím sa vyrovná tlak v nich, kotlová voda prúdi do parogeneračnej komory, čím sa zvýši úroveň ponorenia elektród, návrat kotla do určeného prevádzkového režimu.

Solárne elektrárne

Solárne elektrárne sú určené na výrobu teplej vody alebo ohriateho vzduchu a obsahujú kolektor solárnej energie (SEC), výmenníky tepla, zásobník, tepelné čerpadlá a potrubie. Pracovnou kvapalinou (chladivom) v CSC môže byť voda, vzduch alebo organické nízkovriace kvapaliny. Dôležitá podmienka uplatňovanie zvažovaných schém neprerušovaná prevádzka systémy vykurovania a zásobovania teplou vodou, bez ohľadu na čas a poveternostné podmienky, zavedením do okruhu zásobníkov, ktoré akumulujú tepelnú energiu počas slnečných hodín a uvoľňujú naakumulované teplo pri odstávke CSP.

Pri solárnom ohreve vzduchu budovy alebo stavby sa odoberá studený vzduch životné prostredie a je privádzaný ventilátorom do CSP, kde je ohrievaný a privádzaný cez riadiacu jednotku buď do budovy, alebo do tepelného akumulátora, umiestneného spravidla pod budovou. Keď CSP nepracuje, je možné recirkulovať chladené vzduch v miestnosti cez tepelný akumulátor.

Tepelný akumulátor ohrev vzduchu akékoľvek pevné plnivo dostatočnej veľkosti s vys Špecifická tepelná kapacita(kamenné kamienky, keramické nádoby, plechy).

Väčšina efektívna schéma systém zásobovania teplom pomocou CSP je znázornený na obr. 6 a má niekoľko okruhov.

Ochladená voda primárneho okruhu je dodávaná čerpadlom 2 do kolektora 2 solárnej energie, kde sa ohrieva a posiela do výmenníka 4 tepla zásobníka 5 vody, v ktorom sa ochladzuje a vracia do CSP.

Ryža. 6. Schéma solárnej elektrárne a systému zásobovania teplom s tepelným čerpadlom:

1 - energia slnka; 2 - čerpadlo; 3 – kolektor slnečnej energie; 4 - výmenník tepla; 5 - akumulačná nádrž; 6 - tepelná izolácia; 7 – čerpadlo vykurovacieho systému; 8 , 15 - prijímače tepla; 9 - radiátory; 10 - zberač vzduchu; 11 , 17 – stredná nádrž; 12 , 18 - Tepelné čerpadlo; 13 - ventily; 14 – čerpadlo na prívod teplej vody; 16 - kohútik na teplú vodu

Prevádzka vykurovacieho systému. Ochladená voda za radiátormi je čerpaná obehovým čerpadlom 7 cez tepelný prijímač 8 inštalovaný v akumulačnej nádrži, kde sa ohrieva a potom ide do radiátorov 9 vykurovacieho systému. Pri nedostatku slnečnej energie (zamračené dni, noc) je voda za radiátormi prečerpávaná obehovým čerpadlom 7 cez medzizásobník 11, kde sa ohrieva, a vracia sa do radiátorov 9 vykurovacieho systému.

Prepínanie pohybu vody sa uskutočňuje zatváraním alebo otváraním ventilov 13. Ohrev vody v medzinádrži 11 sa v tomto prípade uskutočňuje pomocou tepelného čerpadla 12, ktoré využíva vodu z batériovej nádrže ako nízkopotenciálnu energiu.

Prevádzka systému zásobovania teplou vodou. Voda z prívodu vody alebo čerpadla 14 sa privádza do tepelného prijímača 15, kde sa ohrieva, a ide do kohútika 16 na dodávku horúcej vody. Pri nedostatku slnečnej energie sa zapne tepelné čerpadlo 18, ktoré ohrieva vodu v tepelnom výmenníku 17 pomocou energie vody v akumulačnej nádrži. V tomto prípade voda z prívodu vody prechádza cez tepelný výmenník 17, ohrieva sa a ide do kohútika horúcej vody 16. Pre dodržanie návrhových tepelných pomerov systému vykurovania a zásobovania teplou vodou je možné umiestniť elektrické tepelné čerpadlá 12 a 18, ktoré sa pri poklese teploty v batériovej nádrži 5 pod limit zapoja do siete a využívajú akumulačnú nádrž. ako nízkopotenciálny zdroj tepelnej energie.

V období extrémneho chladu alebo zastavenia slnečnej energie na ohrev vody vo vykurovacích systémoch a systémoch zásobovania teplou vodou je do potrubného okruhu zaradený prídavný zdroj plynu alebo elektrickej energie, ktorý ohrieva vodu na vopred stanovenú teplotu spotrebiteľa.

Geotermálne inštalácie

Geotermálne rastliny využívajú energiu z vnútra Zeme. Zdroje geotermálnej energie sú nízkopotenciálne, neobnoviteľné, ale nevyčerpateľné. Geotermálne zdroje nachádzajúce sa v hĺbke do 3 km sa delia na: horúcu vodu, suchú paru, horúce horniny a Podzemná voda pod tlakom a pri teplotách do 100 °C, 100...150 °C a nad 150 °C. Asi 88 % svetových zdrojov geotermálnej energie pochádza z nízkoteplotných zdrojov energie s teplotami nižšími ako 100 °C. Zariadenia, ktoré využívajú energiu geotermálnej vody na výrobu tepelnej energie, sú kompaktnejšie ako solárne elektrárne.

Oblasti využitia tepla hydrominerálnej kvapaliny sú početné a rôznorodé: vykurovanie, ohrev vetracieho vzduchu, zásobovanie teplou vodou, rôzne technologické inštalácie a poľnohospodárstvo. Je vhodné zorganizovať integrované používanie teplej vody tak, aby sa jej teplotný potenciál čo najlepšie využil. Najskôr voda, ktorá má na výstupe zo studne teplotu do 100 °C, by sa mala posielať do vykurovacích systémov budov a skleníkov, kde sa ochladí na 50...60 °C, potom sa táto voda môže byť dodávané do ohrievačov vzduchu na ohrievanie vzduchu používaného na sušenie poľnohospodárskych surovín, do chovov hospodárskych zvierat na vykurovanie podláh, prípravu teplých nápojov alebo krmiva. Po tejto fáze využitia je možné termálnu vodu, už značne vychladnutú, ak nebola kontaminovaná v predchádzajúcich úsekoch technologickej cesty, posielať do rybníkov alebo na zavlažovanie. záhradné plodiny pestované v otvorenom teréne.

Pri použití pozemných technologických hydrotermálnych vykurovacích sietí by sa mala riešiť otázka využívania odpadovej termálnej vody. Ak je produktivita hydrotermálnych vrtov vysoká, môže svojvoľné vypúšťanie odpadových vôd viesť k zamokreniu oblasti a tepelnému a chemickému znečisteniu životného prostredia, pretože samotná voda má zvýšenú teplotu a je nasýtená zložkami škodlivými pre ľudí, flórou a fauna. Z ekologických dôvodov je preto potrebné prečerpávať odpadové vody cez špeciálne studne do útrob Zeme, hoci vŕtanie vrtov a prečerpávanie odpadových vôd si vyžaduje dodatočné finančné a energetické náklady. To vám umožňuje udržiavať biotop čistý, udržiavať vnútroformačný tlak a zabezpečiť stabilnú prevádzku prevádzkovej studne počas dlhého časového obdobia.

Pri teplotách geotermálnych vôd do 100...150 °C a ich nízkej mineralizácii je možné ich priame využitie v systéme zásobovania teplom. Pri vyšších teplotách a tlakoch sa používa dvojokruhová schéma, pri ktorej sa geotermálna voda, často vo forme pary pod tlakom do 20 MPa a teplotou do 200 °C, privádza do sieťového výmenníka tepla, kde je chladené a potom vypúšťané spravidla do podzemných prírodných dutín - skladovacie zariadenia . Ak je mineralizácia geotermálnych vôd vysoká, tak použite rôznymi spôsobmičistenie geotermálnych vôd. Na obr. Obrázok 7 zobrazuje schematický diagram geotermálneho zariadenia s prechodným čistením pary a vody.

Vodná para alebo horúca voda z existujúcej studne 1 pod vlastným tlakom sa posielajú do výmenníka tepla 2 parný generátor, sú ochladzované a kondenzované a výsledná voda vstupuje do separátora 3 , kde sa z neho uvoľňujú škodlivé zlúčeniny. Nečistoty odstránené z vody sú odvádzané do kanalizácie 4 a čerpá sa vyčistená termálna voda 5 sa zavádza do odparovacej zóny parogenerátora 6 , kde sa ohrieva parou a zdrojom horúcej geotermálnej vody. Výsledná zmes pary a vody z generátora pary 6 ide do ohrievačov 7 A 8 , kde odovzdáva teplo sieťovej vode, ochladzuje sa a následne vypúšťa do nečinnej studne 9 . Spätná voda z vykurovacej siete pomocou čerpadla 10 čerpané cez ohrievače 8 A 7 , kde sa zohreje a ide k spotrebiteľovi 11 na vykurovanie a zásobovanie teplou vodou.

Ryža. 7. Schéma geotermálneho zariadenia:

1 – aktívna studňa; 2 - výmenník tepla; 3 – oddeľovač; 4 - drenáž; 5 - čerpadlo; 6 – generátor arómy; 7 , 8 - ohrievače vykurovacej vody; 9 – voľnobežná studňa; 10 – sieťové čerpadlo; 11 - spotrebiteľ

Kotly na odpadové teplo

Kotly na odpadové teplo sú určené na využitie tepelného odpadu z rôznych technologických zariadení (otvorené ohnisko, vykurovanie, pražiace pece) a výrobu doplnkových produktov vo forme pary alebo horúcej vody, čím dochádza k úspore palivových a energetických zdrojov. Výkon jednotky závisí od teploty a množstva procesných plynov, ktorých teplo sa využíva. Po začlenení do technologického reťazca sa kotol nazýva energeticko-technologická jednotka. Charakteristický charakteristický znak kotly na odpadové teplo je absencia pece na spaľovanie paliva.

Na obr. Obrázok 8 znázorňuje schematický diagram kotla na odpadové teplo s prirodzenou cirkuláciou a dymovými rúrami. Vysokoteplotné plyny z technologický postup 1 prejsť dovnútra dymových trubíc 2 , kde odovzdávajú teplo vode, odkiaľ sú ochladzované dymovodom 9 opustiť kotol. Kŕmna voda 4 sa privádza do vodnej časti kotla, kde sa ohrieva plynmi do varu a vznikajúca para prechádza cez zariadenia na oddeľovanie pár 5 . Výsledná suchá nasýtená para cez parovod 6 ide do prehrievača 7 , odkiaľ parovodom prichádza prehriata para 8 ide k spotrebiteľovi.

Ryža. 8 Schéma kotla na odpadové teplo:

1 – vysokoteplotné procesné plyny; 2 – dymovnice; 3 – kotlové teleso; 4 – kŕmna linka; 5 – zariadenie na separáciu pary; 6 – parné potrubie pre suchú nasýtenú paru; 7 – prehrievač pary; 8 – vedenie prehriatej pary; 9 - plynové potrubie; 10 - odparovacie zrkadlo