Чтобы описать устройство и работу промышленного котла сначала нужно определить значение термина “тепло”. Тепловая энергия играет большую роль в жизни каждого человека. Ведь мы используем ее для создания комфортных условий и приготовления пищи в своей повседневной деятельности.
Опыт людей показал, что вода и пар – это изумительные теплоносители. Они имеют значительную теплоемкость и не наносят вред природе. Температура кипения воды при стандартном давлении равна 100 °C.
Повышение давления жидкости за счет герметизации позволяет существенно поднять температуру кипения. Так работают скороварки. Это бытовой пример герметичного сосуда, работающего при избыточном давлении для повышения температуры кипения. Благодаря такой технологии нагрева пища готовится гораздо быстрее, чем если бы использовалась открытая кастрюля.
Как такие процессы работают в промышленных котлах?
Промышленные котлы за счет своей конструкции и используемых материалов работают при давлении намного выше, чем обычная скороварка.
Такие котельные системы обычно изготавливаются из толстых стальных листов, что дает возможность им выдерживать высокое давление. Готовый котел должен быть невероятно прочным, чтобы справиться с высоким давлением, так как в противном случае оборудование может просто взорваться.
Функцией такого котла является производство горячей воды либо пара.
Водогрейные котлы повышают температуру жидкости до нужного уровня для бытового или коммерческого отопления и горячего водоснабжения. Специально для выработки пара сконструированы и эксплуатируются паровые котлы. Это оборудование востребовано для производства электроэнергии и отопления.
Чтобы визуализировать эффекты производства пара с помощью котла, подумайте о работе турбины. Когда поток пара проходит через лопасти турбины, то сила его движения вращает и ускоряет турбину.
Пар содержит огромное количество энергии, поэтому такой способ получения энергии имеет высокий уровень эффективности.
Какие существуют типы котлов?
Изготавливаются различные типы котлов для самых разных целей. Все они могут генерировать тепло, но отличаются конструкцией и эффективностью.
Жаротрубный котел
Типичный состав жаротрубного котла:
- печь;
- резервуар для воды, работающий как бойлер;
- дымовая труба.
Через резервуар для воды проходят трубы, несущие тепло от печи, а дымовая труба отводит тепло и газы. За счет установленных регуляторов давление не поднимается выше заданного уровня.
Итак, топливо сгорает внутри топки. Трубки передают тепло печи в воду в баке. После нагрева образующийся пар далее по потоку.
Жаротрубные котлы, как правило, являются самым дешевым типом котлов в производстве, поскольку они имеют довольно простую конструкцию, но обычно ограничены для применения при низком и среднем давлении прочностью внешней оболочки, содержащей воду.
Водотрубный котел
Другой вид котла похожего назначения – водотрубный.
Конструкция очень похожа на жаротрубный котел, но вместо дымовых труб для нагрева воды в баке, нагреваются трубы в водой внутри печи.
Точно так же в печи сжигается топливо, в результате чего водяные трубы внутри нагреваются. Опять же, когда вода закипает, образуется пар, который перемещается в трубу или емкость.
Водотрубный котел более термически эффективен, чем жаротрубный, но его конструкция сложнее, а качество воды может во многом ограничивать возможности использования такой конструкции.
Вода может нуждаться в фильтрации и дополнительной обработке для наиболее эффективной работы.
Какой вид топлива используют котлы?
Горение – это процесс сжигания источника топлива. Чтобы вызвать реакцию, должен быть источник топлива и окислителя.
Котлы могут быть спроектированы для сжигания определенного вида топлива с использованием любого количества технологий, но главным источником тепля является топливо. Именно оно сгорает внутри котла для выработки тепла.
Есть много разных источников, которые можно использовать.
Уголь является стандартным видом топлива. В промышленных котлах уголь, как правило, перед сжиганием измельчается в мелкий порошок, поскольку он сгорает более полно, чем традиционные куски.
Электричество может использоваться в качестве источника тепла при использовании нагревательных змеевиков сопротивления либо электродных блоков. Электрические котлы обычно используются только в небольших коммерческих или бытовых целях.
Применение электродного способа нагрева требует очень высокого качества воды и проводимости для эффективной работы.
Техническое обслуживание также является ограничивающим фактором при использовании устройств электродного типа, поскольку для предотвращения дугового разряда между электродами требуется квалифицированная очистка изоляторов.
Газовые котлы работают на пропане или природном газе, тогда как мазутные котлы требуют бензин или другие продукты нефтепереработки.
Пример применения промышленных котлов
Есть так много различных сфер промышленности, для которых используются котлы.
Они используются в пищевой промышленности. Пищу на разных этапах производства необходимо нагревать или варить по мере ее обработки.
Интересно, что нагревательные котлы используются даже в пивоварении! В процессе производства пива солод необходимо измельчить и смешать с водой, этот процесс называется затиранием. Затем эту смесь нагревают с использованием пара в течение нескольких часов, после чего вводят дрожжи, запускающие ферментацию.
Резюме
Тепловые котлы – основные элементы систем обогрева, энергоснабжения в быту и промышленности.
Тепло выделяется в этом оборудовании за счет реакции окисления различных видов топлива. Это могут быть дрова, уголь, торф, нефтепродукты и так далее.
Пар из воды образуется при нагреве ее до высокой температуре. И при использовании специального высокотемпературного оборудования обеспечивает получение и преобразование больших количеств энергии.
