Gőz bojler

Gőzkazán  - telített vagy túlhevített gőz előállítására tervezett kazán . Felhasználhatja a kemencében elégetett tüzelőanyag energiáját , elektromos energiáját ( villanygőzkazán ), vagy hasznosíthatja a más berendezésekben felszabaduló hőt ( hulladékhő kazán ).

Történelem

Az első gőz előállítására szolgáló üst eolipil hősnő (Kr. u. I. század) üstjének tekinthető. Denis Papin a 17. század végén feltalálta és először használta a biztonsági szelepet . A gőzkazánok gyakorlatilag jelentős felhasználása Thomas Savery 18. században feltalált kondenzvízszivattyújával és Newcomen atmoszférikus motorjával kezdődik .

Korai kisfelületű kazánok [1]

Newcomen gépének kazánja egy közel gömb alakú, körülbelül három méter (10 láb) átmérőjű edény volt, amelynek alja belülről domború, és a kemence boltozatát alkotta. Így a kazán alját láng és sugárzás , az oldalfalakat pedig a téglabélés csatornáin áthaladó forró égéstermékek melegítették fel . Ezért már ebben a kazánban is lehet sugárzó és konvekciós hőcserélő felületeket találni. Newcomen gépe atmoszférikus nyomású telített gőzt használt, sem nagy gőzkapacitást, sem szilárdságot nem igényelt a kazántól, rézből készült. A kazán kifolyócsappal és biztonsági szeleppel volt felszerelve.

Watt úgy, hogy 1,5 atm-re emeli a gőznyomást a gépeiben. és még több, doboz alakú kazánokba helyezték át, belül meghúzták a tolóerő ellensúlyozására. A költségek csökkentése érdekében a kazánokat vasból kezdték gyártani. Kint még fűtöttek.

Tűzcsöves kazánok [1]

A fűtőfelület és ennek megfelelően a gőzkapacitás növelése érdekében a kazánokat egy („ Cornwall boilers”, Trevithick , 1815) vagy két-három („ Lancashire boilers”, Fairbairn , 1845) széles lángcsővel kezdték átszúrni, növelve a hőcserélő felület. Nyomásnövelés 6 atm-ig. több pedig a vaslemezből szegecselt hengeres kazánokra való átálláshoz vezetett. Az alacsony széntartalmú képlékeny acél ( acél 1 ) lehetővé tette a helyi túlmelegedés sikeres megküzdését. A kazán alatti lángcsövekből az égéstermékek eltávolítása további forrásfelület elérését és a gőzteljesítmény növelését tette lehetővé, míg a kazán feletti eltávolítás a telített gőz valamelyest szárítását, túlmelegítését tette lehetővé. A vízszintes és függőleges lángcsöves Lancashire típusú kazánokat több mint 100 éve aktívan használják, és még mindig alkalmanként használják kis teljesítményű és gőzfejlesztő berendezésekben. A függőleges típusú Cornish üst egy változata szamovárnak tekinthető .

Tűzcsöves kazánok [1]

Az első sikeres gőzmozdonyokhoz számos keskeny tűzcsöves kazánt fejlesztettek ki, az első Booth 20 csöves kazánja volt a Stephenson 's Rocket mozdonyhoz . A Planet gőzmozdonyhoz Stephenson egy továbbfejlesztett kazánt alkalmazott, amelyben a víz körülvette a kemencét, így nem csak a konvekciós, hanem a sugárzó fűtőfelületet is felhasználták, és a kazán gőzteljesítménye megnőtt. Alapvető változtatások nélkül a gőzmozdonyokon sok tűzcsöves kazánokat használtak a vasutak gőzkorszakának végéig.

A Lancashire-i kazánban vékony tűzcsövekből álló készülékkel a széles lángcsövek után Stevens egy olyan típusú kazánt hozott létre, amelyet széles körben használnak a tengeri gőzerőművekben.

Vízcsöves kazánok [1]

A nagy gőzerőművekben a nyomás további növekedését a kazánhéj szilárdsága korlátozta . Ennek a problémának a megkerülésére, valamint a fűtőfelület további fejlesztésére, dobos vízcsöves kazánokat találtak ki. Ezekben a párolgás forró gázárammal mosott (konvekciós felület) vagy a kemencében lévő lángsugárzással felmelegített csövekben történik (sugárzási felület). Egy nagy hengeres test átadja helyét egy vagy több kis hordónak, amelyekben a víz elválik a gőztől. A kazánban a keringés vagy természetes módon történik, a víz fajsúlyának különbsége miatt a lefolyókban és a víz-gőz keverékben a felszállókban, vagy mesterségesen, szivattyúk segítségével. 30 atm-ig terjedő nyomáson. 30 mm falvastagságú hegesztett dobokat használnak , nagyobb nyomásokhoz varrat nélküli dobokat. Ezzel egyidejűleg egy acél hengeres tuskóba présen egy központi lyukat fúrnak ki , majd szintén préseken egy 100 mm vagy annál nagyobb falvastagságú dobot kovácsolnak . A dob végeit a szerviznyílások méretére szűkítik. A felhasznált csövek varratmentesek .

A kazánokban gőztúlhevítők jelennek meg (a turbinában annak tágulása és hűtése során a gőzkondenzáció elkerülése érdekében), az égéstermék-elvezető végére pedig gazdaságosítókat szerelnek fel a tápvíz melegítésére.

A dobos vízcsöves kazánoknak sok fajtája létezik (egy dobos Babcock és Wilcox üzemek, Sterling kazánok többdobos változatai, kényszerkeringetésű La Monta kazánok stb.)

Egyszeri kazánok [1]

A kényszerkeringtetésű vízcsöves kazánok továbbfejlesztése, amikor a többszörös keringtetést teljesen felhagyták: a tápvíz a szivattyú által létrehozott üzemi nyomás alatt belép a kazánba, és a csöveken áthaladva felmelegszik és teljesen elpárolog. A rendszer magas fajlagos jellemzőkkel rendelkezik, de nagynyomású szivattyút és tökéletes vízkezelő rendszert igényel, mivel nincs benne hordó, amelyben általában lerakódik a szennyeződés és a vízkő .

Kazánelmélet [1]

A kazán működésének fő műszaki és gazdasági mutatói a következők:

  • hatásfoka ( a gőzzel elvitt hő és a tüzelőanyag elégetésekor keletkező hő aránya),
  • fajlagos gőzteljesítmény kg/h-ban, 1 m² hőcserélő felületre,
  • gőztermelés fajlagos tőkeköltsége 1 t/h .

A kazán működése a legtisztábban a működési karakterisztikája alapján elemezhető, amely a kazánban a hőcserét mutatja a munkafelület különböző részein. A jellemző azt mutatja, hogy minél közelebb van a hőcserélő felület egy négyzetméternyire a kemencéhez, annál nagyobb hőáram halad át rajta (mivel a kazánban nagyobb a hőmérsékletkülönbség a gázok és a víz között). A kémény végén lévő területeken, ahol a gázok és a víz között kis hőmérséklet-különbség van, nagyobb hőcserélő felületek szükségesek az azonos hőmennyiség előállításához, így nem mindig a legnagyobb hatásfokú kazán a leggazdaságosabb: időnként túl drága a vágy, hogy a gázok hőjének utolsó néhány százalékát megszerezze. Ezért a kémények végén a tápvíz és a légmelegítők ekonomizátorai vannak elrendezve, de nem drága párologtató felület.

Osztályozás

Bejelentkezés alapján:

A hőcserélő közegek (füstgázok, víz és gőz) egymáshoz viszonyított mozgása szerint a gőzkazánok két csoportra oszthatók:

A vízcsöves kazánok a víz és a gőz-víz keverék mozgásának elve szerint a következőkre oszthatók:

  • dob ( természetes és kényszerkeringtetéssel : egy áthaladáskor a párolgási felületeken a víznek csak egy része elpárolog, a többi visszatér a dobba és többször áthalad a felületeken)
  • egyszeri áthaladás (a kazán bemenete és kimenete között a közeg egymás után mozog anélkül, hogy visszatérne)

A vízcsöves gőzfejlesztőkben a csövek belsejében víz és gőz-víz keverék mozog, a füstgázok pedig kívülről mossák a csöveket. Oroszországban a 20. században túlnyomórészt Shukhov vízcsöves kazánjait használták . A gázcsövekben éppen ellenkezőleg, a füstgázok a csövek belsejében mozognak, és a hűtőfolyadék kívülről mossa a csöveket.

A tüzelőberendezések típusa szerint a gőzkazán a következőkre oszlik:

  • Réteges tűzterek
    • vastag réteggel
    • fluidágyas
  • Kamrás kemencék
    • közvetlen áramlású fáklya
    • ciklon.

Az elégetett tüzelőanyag típusa szerint a következőkre oszthatók:

  • Gáznemű tüzelőanyaggal működő gőzkazánok.
  • Szilárd tüzelőanyaggal működő gőzkazánok.
  • Folyékony tüzelőanyaggal (fűtőolaj vagy gázolaj) működő gőzkazánok.
  • Elektromos árammal működő gőzkazánok.

A kemence kamrás szerkezetű kazánjai porított, a réteges szerkezetűek szilárd tüzelőanyagot égetnek.

Jelölés

A GOST 3619-89 A Wayback Machine 2012. június 5-én kelt archív példánya szerint a helyhez kötött gőzkazánok a következő jelölési szerkezettel rendelkeznek:

Type-DPT-FOH Típusú
  • Pr - kényszerített keringtetéssel (a dobból a vizet speciális szivattyúk szállítják a párolgási felületekre );
  • Prp - kényszerkeringtetéssel és közbenső gőz túlhevítéssel ;
  • E - természetes keringéssel (a víz és a gőz sűrűségének különbsége hatására);
  • Ep - természetes keringtetéssel és közbenső gőz túlhevítéssel;
  • P - közvetlen áramlás;
  • Pp - közvetlen áramlás közbenső gőz túlhevítéssel;
  • K - kombinált keringéssel (egyes felületeken természetes, másokon kényszerített);
  • Kp - kombinált keringtetéssel és közbenső gőz utánmelegítéssel.
D A kazán gőzteljesítménye, t / h . P Nyomás a kazán kimeneténél, MPa (korábban gyakran kgf / cm² -ben jelezték ) T A kazán kimeneti hőmérséklete , °C ( telített gőzt termelő kazánoknál nincs megadva ). Ha az újramelegítés utáni hőmérséklet eltér az elsődleges gőz hőmérsékletétől, azt egy töredék jelzi. F Tüzelőanyag típusa (ha a kemence nem réteges ): O A kemence típusa (gázolajhoz nincs feltüntetve, kivéve a "B" típust):
  • T - kamrás kemence szilárd salak eltávolítással ;
  • Zh - kamrás kemence folyékony salak eltávolításával;
  • R - réteges tűztér (rostély);
  • B - örvénykemence ;
  • C - ciklon kemence ;
  • Ф - kemence forrásban lévő (fluidizált) ággyal (helyhez kötött és keringő );
  • És - más típusú tűzterek, beleértve a kétzónás tűztereket is.
H "H", ha a kazán nyomás alatt van .

A kazán paramétereit, ha lehetséges, a szabványos tartománynak megfelelően kell kiválasztani. A GOST szerinti megjelölés után a gyári márka zárójelben írható, például E-75-3.9-440BT ( BKZ -75-39FB).

Dobkazánok

A kazánba betápláló szivattyúval (például gőzbefecskendezővel) szállított víz az economizer áthaladása után belép a dobba (a kazán tetején található), ahonnan a gravitáció hatására (természetes keringésű kazánokban) ) fűtetlen ejtőcsövekbe, majd fűtött emelőcsövekbe kerül, ahol párologtatás történik (a felszálló és a leszálló csövek keringtető kört alkotnak). Tekintettel arra, hogy a szitacsövekben a gőz-víz keverék sűrűsége kisebb, mint a lefolyócsövekben lévő víz sűrűsége, a gőz-víz keverék a szitacsöveken keresztül a dobba emelkedik. A gőz-víz keveréket gőzre és vízre választja szét. A víz visszakerül az ejtőcsövekbe, és a telített gőz a túlhevítőbe kerül . A természetes keringetésű kazánokban a keringető kör mentén a víz keringésének gyakorisága 5-50-szeres. A kényszerkeringtetésű kazánok szivattyúval vannak felszerelve, amely nyomást hoz létre a keringtető körben. A keringés többszöröse 3-10-szeres [1] . A posztszovjet tér területén kényszerforgalmú kazánokat nem forgalmazták. A dobkazánok a kritikusnál kisebb nyomáson működnek.

Egyszeri kazánok

Az egyszeri kazánoknak nincs dobja. A víz egyszer áthalad az elpárologtató csöveken, fokozatosan gőzzé alakulva. Azt a zónát, ahol a párologtatás véget ér, átmeneti zónának nevezzük. Az elpárologtató csövek után a gőz-víz keverék (gőz) a túlhevítőbe kerül. Nagyon gyakran az átfolyós kazánoknak van egy közbenső túlhevítője . Az egyszeri átmenő kazán egy nyitott hurkú hidraulikus rendszer. Az ilyen kazánok nem csak szubkritikus, hanem szuperkritikus nyomáson is működnek .

Folyamatautomatizálás

A kazánegység műszakilag összetett berendezés. Többdimenziós objektumként számos vezérlőrendszert tartalmaz. A kazán megbízható és gazdaságos működéséhez számos technológiai paramétert be kell tartani. Ezek a fő paraméterek a következők:

  • Kazán hőterhelési rendszer:
    • égési folyamat a kemencében;
    • levegőellátás a kazánkemencébe;
    • ritkaság a kemencében;
  • Túlhevített gőz hőmérséklet-szabályozó rendszer;
  • A kazán ellátás szabályozó rendszere. [2]

Kazánellátás vezérlőrendszer

A gőzkazánok tápellátását az alábbiak szerint szabályozzuk. Feltételezzük, hogy a dobban lévő vízszint legnagyobb megengedett eltérése ±100 mm az átlagos értéktől. A szint csökkenése zavarokat okozhat a vízvezetékek ellátásában és hűtésében. A szint emelése a dobon belüli eszközök hatékonyságának csökkenéséhez vezethet. A dob túladagolása és a vízrészecskék turbinába dobása súlyos mechanikai károsodást okozhat a forgórészen és a lapátokon.

Szabályozási rendszerek . A dobban lévő vízszint szabályozására vonatkozó követelmények alapján az automata szabályozónak biztosítania kell az átlagos vízszint állandóságát, függetlenül a kazán terhelésétől és egyéb zavaró hatásoktól. Átmeneti körülmények között a szintváltozás meglehetősen gyorsan megtörténhet, ezért a teljesítményszabályozónak a tápvíz és a gőz áramlási sebességének állandó arányát kell fenntartania a kis szinteltérések biztosítása érdekében. Ezt a feladatot egy háromimpulzusos vezérlő végzi.

A szabályozó mozgatja a szelepet, ha a tápvíz Dpv és a gőz Dpp áramlási sebessége között kiegyensúlyozatlansági jel jelenik meg. Ezenkívül a tápszelep helyzetére hat, ha a szint eltér a beállított értéktől. Az ilyen ACS-ellátást, amely egyesíti az eltéréssel és zavarással történő szabályozás elveit, a legszélesebb körben alkalmazzák nagy teljesítményű dobkazánoknál.

A kazánegység vízháztartásának szabályozása

A dobkazánokban keringő víz kémiai összetétele jelentősen befolyásolja azok non-stop és nem javítási kampányainak időtartamát. A kazánvíz minőségének fő mutatója a teljes sótartalom és a foszfáttöbblet. A kazánvíz teljes sótartalmának normál tartományon belüli tartása a dobból speciális expanderekbe történő folyamatos és időszakos fújással történik. A lefúvatással járó kazánvízveszteségeket tápvízzel pótoljuk a dobban lévő vízszint által meghatározott mennyiségben. A folyamatos lefúvatást a lefúvató vezetékben lévő szabályozószelepen lévő szabályozó működtetésével lehet vezérelni. A sótartalom korrekciós jele mellett a PI-szabályozó 2 bemenete a Dpr lefúvatóvíz áramlási sebességére és a Dpp gőzáramra vonatkozó jelet kap. A gőzáram-jel a 3 áramlásmérőhöz kerül, amelynek elektromechanikus integrátora pulzálóként működik, és a 4 indítóeszközön keresztül be- és kikapcsolja a 6 dugattyús foszfátszivattyút. [3]

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Gőzkazánok  // Verseny – Parasztháború. - M  .: Szovjet Encyclopedia , 1937. - ( Great Soviet Encyclopedia  : [66 kötetben]  / főszerkesztő O. Yu. Schmidt  ; 1926-1947, 34. v.).
  2. ↑ Lezin V.I., Lipov Yu.M., Seleznev M.A., Syromyatnikov V.M. Kazánegységek túlhevítői. - M. , 1965. - 290 p.
  3. ↑ M.A. Trusnyikov. Dobkazánok táplálására szolgáló automatikus vezérlőrendszerek tanulmányozása // Volzhsky Polytechnic Institute of VolGTU. — 2014.

Linkek

Irodalom

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák
Bibliográfiai katalógusokban