Zasady projektowania i bezpiecznej eksploatacji kotłów parowych

Kocioł parowy to jedno z najstarszych urządzeń przetwarzających energię cieplną na pracę mechaniczną, której czynnikiem roboczym jest para wodna. Konstrukcja kotłów parowych nie zmienia się od setek lat. Z definicji jest to urządzenie przeznaczone do wytwarzania pary wodnej o wysokim potencjale. Na rynku dostępna jest duża liczba różnorodnych modeli o różnorodnej konstrukcji, stosowanych zarówno w życiu codziennym, jak i w przemyśle. W tym artykule zapoznamy się z zasadą działania, zasadami obsługi i zakresem zastosowania kotłów parowych.

Zasada działania i urządzenie

Podstawowa zasada działania kotłów parowych różnego typu jest niezmienna i prosta - woda jest podgrzewana w zamkniętej objętości i przekształcana w parę wodną, ​​którą następnie wykorzystuje się do wykonywania użytecznej pracy. Źródłem energii do ogrzewania może być energia słońca, ziemi lub bardziej tradycyjna gaz, paliwo stałe lub energia elektryczna.

W zależności od przeznaczenia wytwarzaną parę dzieli się na dwa rodzaje: nasyconą i przegrzaną. Para nasycona charakteryzuje się temperaturą około 100°C i ciśnieniem jednej atmosfery. Jest wytwarzany przez kotły domowe i stosowany głównie w systemach grzewczych domów prywatnych.

Para przegrzana jest źródłem energii o wysokim potencjale, ma temperaturę do 500°C i może znajdować się pod ciśnieniem do 260 atmosfer. Zakres zastosowania pary przegrzanej: instalacje przemysłowe i energetyka - obrót turbin w elektrowniach cieplnych i jądrowych. Wyższą sprawnością charakteryzują się instalacje wytwarzające parę przegrzaną.

Poszczególne typy urządzeń są identyczne i różnią się jedynie drobnymi szczegółami. W pierwszym etapie następuje obowiązkowy etap oczyszczania wody z soli metali i nadmiaru tlenu. Jest to konieczne, aby zapobiec tworzeniu się kamienia kotłowego i korozji elementów kotła. Rdza i kamień znacznie zmniejszają wydajność urządzenia, a w niektórych przypadkach mogą sprawić, że będzie ono całkowicie niezdatne do użytku.

Oczyszczona woda dostarczana jest do specjalnego zbiornika, skąd rurociągiem przechodzi do kolektora w dolnej części, gdzie zlokalizowana jest strefa grzewcza. Tutaj woda jest podgrzewana do 100°C i tworzy się para wodna, która niezależnie unosi się w rurach.

Powstała para zawiera dużą ilość wilgoci i nie nadaje się do użycia, dlatego kolejnym krokiem jest osuszenie płynu roboczego. Wysuszona para trafia do przewodu parowego zgodnie z jej przeznaczeniem.

W kotłach przemysłowych, w celu wytworzenia pary przegrzanej, w ostatnim etapie para nasycona jest dodatkowo podgrzewana w rurociągu parowym w celu podniesienia jej temperatury i ciśnienia do określonych wartości granicznych.

Wszystkie kotły parowe działają zgodnie z opisaną powyżej zasadą, różnice w urządzeniu dotyczą jedynie wielkości urządzenia, rodzaju i umiejscowienia kolektora, obecności bezpieczników, złożoności automatyki, a także rodzaju paliwo używane do pracy.

Zasady eksploatacji kotłów parowych i gorącej wody

Kocioł parowy jest urządzeniem pracującym pod ciśnieniem i zaliczanym do instalacji wysokiego ryzyka. W przypadku nieprawidłowego użytkowania możliwe są oparzenia termiczne od przegrzanej pary, a w wyjątkowych przypadkach eksplozja całej instalacji.

Podczas pracy ważne jest ścisłe przestrzeganie zasad obsługi urządzeń zalecanych przez producenta i dokumentów regulacyjnych.

WAŻNY! Instalacja i konserwacja okresowa muszą być przeprowadzane wyłącznie przez certyfikowanych specjalistów.

Według statystyk głównymi przyczynami niepowodzeń są:

• złej jakości uzdatnianie wody, prowadzące do zwiększonej korozji elementów i znacznie zmniejszające jej wydajność;
• brak okresowego odczytu komory spalania paliwa;
• nieprawidłowe ustawienia automatyki.

Obecność urządzeń zabezpieczających i automatyzacja sterowania, pod warunkiem profesjonalnego montażu i konfiguracji, sprawia, że ​​nowoczesne kotły parowe są urządzeniami bezpiecznymi.

Rodzaje i zakres zastosowania

Kotły parowe ze względu na zakres zastosowania dzielą się na dwie duże klasy: domowe i przemysłowe.

Urządzenia gospodarstwa domowego wytwarzają nasyconą parę wodną, ​​która służy jako czynnik chłodzący w systemach grzewczych. Z reguły takie systemy działają na paliwie stałym lub płynnym.

Kotły przemysłowe wykorzystują parę przegrzaną pod wysokim ciśnieniem, co znacznie zwiększa wydajność urządzeń. Jako paliwo w instalacjach przemysłowych wykorzystuje się węgiel, olej opałowy, gaz lub energię rozpadu atomowego.

Przemysłowe znajdują zastosowanie w elektroenergetyce, przemyśle wytwórczym, budownictwie itp. Urządzenia te można nazwać podstawą przemysłu. Oto tylko kilka przykładów zastosowań przemysłowych:

• parowanie konstrukcji betonowych;
• sterylizacja i dezynfekcja w przemyśle spożywczym;
• generowanie elektryczności;
• siłowniki napędowe obrabiarek i mechanizmów.