În ce scopuri este nevoie de un cazan cu abur: diagramă și funcționare
Cazanul cu abur este o invenție veche, dar este încă folosit în industrie.De exemplu, la centralele electrice, unde unitatea generatoare de abur este unul dintre elementele principale ale producției de energie electrică. Cazanele cu abur sunt de asemenea instalate în toate casele de cazane ale fabricilor și fabricilor. Ele sunt rar folosite în viața de zi cu zi astăzi, deoarece au fost înlocuite cu cazane de apă mai sigure și eficiente din punct de vedere energetic.
Conținutul articolului:
Clasificarea instalatiilor de abur
Există mai multe scale prin care se realizează clasificarea. Principalele sunt trei scale.
Tub de apă
Ele transformă apa în abur mai repede decât conductele de gaz. Au o eficienta mai mare datorita caracteristicilor de design ale unitatii. În esență, este o carcasă cu un număr mare de țevi situate în interiorul acesteia. Apa se mișcă prin țevi, iar combustibilul arde între țevi.
La temperaturi ridicate, apa se transformă în abur. Și, deoarece există multe țevi, zona lor de încălzire este în mod corespunzător mai mare. Și cu cât sunt mai multe conducte în cazan, cu atât mai intensă are loc trecerea lichidului în stare de vapori.
Tub de apă cazane cu abur sunt împărțite în două subgrupe:
- direct prin;
- tip tambur.
Primele sunt structuri de tip conductă, care au fost menționate mai sus. Acestea din urmă sunt prezentate pe piață în două poziții – orizontală și verticală. Dar principiul de funcționare al acestui tip de dispozitiv este același.
Designul său include un tambur care nu numai că colectează aburul, dar și separă condensul de acesta. Acesta din urmă este trimis în zona de încălzire, adică pierderile de apă sunt reduse.
Pentru a obține abur uscat la temperatură înaltă în industrie, mai multe cazane de tip tambur sunt instalate în serie. Și un astfel de abur poate fi comprimat la presiunea maximă, care este necesară în multe procese tehnologice.
Cazanele de acest tip sunt împărțite în două poziții - nevolatile și circulante. Ele diferă unele de altele prin absența sau, respectiv, prezența unei pompe de circulație. Prezența acestuia din urmă crește eficiența instalației. Chestia este că în timpul unei rotații a apei în cazan, 10% din volumul acesteia se evaporă. Adică, pentru ca întregul volum să se evapore, vor fi necesare cel puțin 10 rotații.
Cu mișcarea gravitațională, acest lucru va dura mult timp, ceea ce duce la scăderea eficienței. Pompa de circulatie misca rapid lichidul, se vor efectua mai multe rotatii in aceeasi perioada de timp. Aceasta înseamnă că întregul volum de apă se va transforma rapid în abur.
Dar în cazanele de tip tambur, în pompă trebuie instalat un regulator de nivel de condens. Locul de instalare: separator de abur. Sarcina sa este de a controla volumul de condens format.
De exemplu, dacă se formează puțin din acesta, caracteristicile tehnice ale instalației de abur sunt reduse. Dacă se formează mult, aceasta duce la o scădere a presiunii în interiorul unității. Consecințele sunt fierberea rapidă și explozia.
Separatorul de abur este o țeavă cu secțiune transversală mare care seamănă cu un tambur. De aici și numele cazanului. Această conductă colectează apa saturată cu abur. De fapt, două procese (încălzirea lichidului și vaporizarea) au loc separat unul de celălalt. De aici și siguranța ridicată a funcționării acestui tip de echipament.
Conducta de gaz
Din punct de vedere structural, acesta este un cazan, în interiorul căruia se află țevi cu diametru mare în jurul focarului.Gazele fierbinți se mișcă în ele, iar apa curge între ele. Adică, acesta este opusul analogilor tuburilor de apă. Instalațiile cu tuburi de gaz produc abur la temperatură înaltă, care este mai des folosit în procesele de reciclare.
Un cazan de abur cu tuburi de gaz are un dezavantaj semnificativ - presiunea ridicată a produsului final. Acesta din urmă se găsește în cantități mari în unitate. Aceasta este ceea ce determină o scădere a siguranței instalației. Prin urmare, cazanele sunt echipate cu un sistem de securitate costisitor și complex. În plus, atât corpul, cât și țevile sunt realizate din oțel gros, ceea ce crește costul echipamentului.
Un reprezentant izbitor al tipului cu tub de gaz este cazanul de locomotivă.
Ambele instalații (tub de apă și tub de gaz) pot produce diferite tipuri de abur:
- saturate;
- apă supraîncălzită.
Primul este un mediu care se formează la o temperatură de +100°C. Se raceste rapid odata cu formarea de condens, care reintra in zona de incalzire. Astfel de instalații sunt folosite pentru încălzirea locuinței. Presiunea într-un cazan de abur de acest tip nu depășește 100 kPa.
Al doilea este un mediu obținut la o temperatură de +500°C. Prin urmare, suspensiile și picăturile de apă nu se formează niciodată în el. Cu încălzirea treptată, se poate forma apă, dar în acest scop este instalat un separator în proiectarea instalației.
Progresul științific și tehnologic nu stă pe loc. Astăzi, producătorii oferă instalații cu conducte de apă care nu se deosebesc de instalațiile cu conducte de gaz din punct de vedere al eficienței și siguranței. În primul rând, sunt acoperite cu material termoizolant. În al doilea rând, interiorul este căptușit cu material infraroșu, care acționează ca un reflector al energiei termice.
Și deoarece dispozitivele cu tub de apă sunt de câteva ori mai ieftine decât dispozitivele de tip tambur, plus că funcționarea lor este simplă, astăzi popularitatea și cererea lor a crescut brusc.
Eficiența crește și datorită celor mai noi aliaje de oțel din care sunt fabricate piesele dispozitivului. A fost introdusă și o nouă tehnologie de încălzire, care folosește două torțe situate una vizavi de cealaltă. Tehnologia se numește „torțe care se apropie”.
Cu ajutorul lor, temperatura de încălzire ajunge la 1800-1900°C. De obicei nu depășește 1200°C. În consecință, eficiența unor astfel de instalații este de cel puțin 90%.
Cazane casnice
Există un mare interes pentru aceste unități astăzi. Dar de asemenea cerințe pentru ei considerabile:
- compactitate;
- greutate redusă pentru a nu turna un fond de ten sub ea;
- factor de siguranță ridicat;
- posibilitatea de service de către personal necalificat;
- timp minim de pornire și încălzire.
Astăzi, producătorii oferă două tipuri de instalații de uz casnic - bobină, cunoscută și sub numele de jachetă clasică, vortex.
Prima este o țeavă, încolăcită într-o spirală. Apa se mișcă de-a lungul ei, transformându-se în abur. Capacitatea de abur a echipamentului este mică. Dar în acest caz, acesta nu joacă rolul cel mai important, deoarece un cazan de uz casnic trebuie să producă abur cu potențial scăzut.
Eficiența de funcționare este, de asemenea, scăzută, dar aceasta poate fi corectată prin aranjarea frecventă a spiralelor. Dar un astfel de cazan deține un record pentru timpul de încălzire - la 3 minute după aprinderea pistoletului.
Al doilea este un design complet unic al cazanului de abur. Un corp de două scoici, între care trece apa. Înăuntru există un focar, iar când arde, lanterna se răsucește în spirală, crescând transferul de căldură. Fără conducte.
Alte beneficii:
- aranjare verticală, deci compactitate crescută;
- eficiență, ca tobe;
- timp de încălzire - 5 minute.
Trei minusuri:
- echipamentul este scump;
- designul este complex;
- dependență totală de energie - suflantul, fără de care unitatea nu funcționează, necesită alimentare cu energie electrică.
Aplicarea tehnologică a centralelor de abur de cazane
Există mai multe industrii în care cazanele cu abur sunt utilizate în mod constant:
- Prima industrie este ingineria energiei termice. Aburul este folosit pentru a încălzi atelierele mari, de exemplu în industria auto. Aburul încălzește apa la temperatura necesară, care este apoi condusă de pompe de-a lungul rețelei de încălzire către clădirile cu mai multe etaje și alte obiecte.
- A doua industrie este energia. Aici, aburul este folosit pentru a învârti o turbină, care produce curent electric.
- A treia industrie este producția de materiale de construcție. De exemplu, produsele din beton sunt uscate cu abur.
În multe industrii, cazanele cu abur sunt o parte integrantă a tehnologiei. Aceasta include dezinfecția, uscarea produselor alimentare, prelucrarea culinară, conservarea etc.
Eliminarea deșeurilor gazoase implică și utilizarea instalațiilor de abur. În acest proces acţionează ca răcitoare. Un astfel de cazan preia energie termică din gazele care ies, de exemplu, din cuptoarele cu temperatură înaltă.
Principii de funcționare și proiectare
Scopul lor principal este de a schimba starea fizică a apei, adică de a o transfera din lichid în gaz cu parametrii necesari. Procesul decurge astfel:
- cazanul este umplut cu apă prin gravitație sau folosind o pompă;
- sistemul de încălzire pornește;
- începe formarea aburului;
- nivelul lichidului scade treptat, ajungând la nivelul minim;
- senzorul de nivel reacționează și pornește pompa;
- apa umple conductele.
Putem spune că cazanele cu abur funcționează pe un principiu ciclic.
Structura
Cazanele de abur constau din unități și piese principale și auxiliare, plus automatizări.
Principala cerință pentru produsele din oțel este să fie realizate din aliaje rezistente la căldură. Acesta este singurul mod de a atinge nivelul maxim de funcționare în siguranță a echipamentului cazanului.
Sistemul de securitate joacă un rol important. Aceștia nu sunt doar senzori de temperatură și presiune. Sistemul include siguranță mecanică. Include supape de reținere, supape electrice și alte supape de închidere. Aceasta protectie dubla asigura siguranta maxima, mai ales in cazurile in care electronica defecteaza. În acest moment, mecanicii preiau toate funcțiile.
Există cerințe speciale pentru sistemul de tratare a apei. Apa trebuie să îndeplinească anumite standarde. Aceste standarde sunt diferite pentru unitățile cu flux direct și tambur. La acesta din urmă, lichidul trebuie să fie perfect curat, aproape distilat. La urma urmei, în astfel de dispozitive nu dispare nicăieri. Adică, umpleți cazanul o dată și va funcționa mulți ani.
Dacă apa este tare cu impurități, atunci totul conducte după un timp se vor înfunda cu depuneri și rugină. Diametrul lor scade, conductivitatea termică scade, ceea ce duce la o scădere a eficienței. Aburul nu va fi același cu necesar (temperatură, umiditate).
În ciuda designului lor complex și a siguranței scăzute, cazanele cu abur sunt încă solicitate. Mai ales pe nave, în tehnologia centralelor electrice, fabrici în care sunt necesare temperaturi ridicate ale lichidului de răcire. Prin urmare, producătorii fac totul pentru a crește siguranța operațională, a reduce costul echipamentelor și complexitatea întreținerii.
Dacă aveți întrebări, adresați-le în comentarii.Dacă ți-a plăcut articolul, distribuie-l pe rețelele de socializare pentru ca și alții să se familiarizeze cu subiectul. Salvați linkul către marcajele dvs.
De asemenea, vă recomandăm să vizionați videoclipuri selectate pe tema noastră.
Cum funcționează un cazan cu abur?
Cazan de abur - proiectare și întreținere, prezentare detaliată.
Surse de informare:
- https://pechiexpert.ru/parovoj-kotel
- https://clubpechnikov.ru/parovoj-kotel
- https://kotle.ru/parovye-kotly/ustrojstvo-parovyh-kotlov
