Российские паровые котлы высокого давления. Котел для парового отопления

Паровым котлом называют устройство для превращения воды в пар, используемое как в быту, так и в промышленности. Пар применяется для обогрева помещений, аппаратов и трубопроводов, а также для вращения турбомашин. Давайте подробнее узнаем, что собой представляют паровые котлы. Принцип работы, устройство, классификация, сфера применения и многое другое - все это будет рассмотрено ниже.

Определение

Как вы уже поняли, паровой котел является агрегатом, производящим пар. При этом котлы такого типа могут давать пар двух видов: насыщенный и перегретый. В первом случае температура его составляет порядка 100 градусов, а давление - около 100 кПа. Температура перегретого пара поднимается до 500 градусов, а давление - до 26 МПа. Насыщенный пар используют в бытовых целях, в основном для обогрева частных домов. Перегретый пар нашел применение в промышленности и энергетике. Он хорошо переносит тепло, поэтому его использование в значительной степени повышает КПД установки.

Сфера применения

Выделяют три основные области применения паровых котлов:

1. Отопительные системы. Пар выступает в роли энергоносителя.
2. Энергетика. Промышленные паровые машины, или, как их еще называют, парогенераторы, используются для получения электрической энергии.
3. Промышленность. Пар в промышленности используют не только для обогрева «рубашек» аппаратов и трубопроводов, но и для преобразования тепловой энергии в механическую и перемещения транспортных средств.

Бытовые паровые котлы используются для отопления жилых помещений. Простыми словами, их задача состоит в подогреве воды и передвижении пара по трубопроводу. Такую систему часто обустраивают вместе со стационарной печью или котлом. Обычно бытовые приборы вырабатывают насыщенный не перегретый пар, которого вполне достаточно для решения возложенных на них задач.

В промышленности пар перегревают - продолжают греть после испарения с целью еще больше повысить температуру. К таким установкам предъявляют особые требования по качеству, так как при перегреве пара емкость рискует взорваться. Перегретый пар, полученный из котла, может идти на образование электричества или механическое движение.

Электрический ток с помощью пара образуется следующим образом. Испаряясь, пар попадает в турбину, где он, благодаря плотному потоку вращает вал. Таким образом, тепловая энергия переходит в механическую, а та, в свою очередь, преобразовывается в электрическую. Так работают турбины электростанций.

Вращение вала, которое возникает при испарении больших количеств перегретого пара, может передаваться непосредственно на мотор и колеса. Так в движение приводится паровой транспорт. В качестве популярных примеров работы парового двигателя можно привести парогенератор паровоза или же судовой паровой котел. Принцип работы последних довольно прост: при сжигании угля образуется тепло, которое нагревает воду и образует пар. Ну а пар, в свою очередь, вращает колеса, или в случае с судном, винты.

Рассмотрим более детально, как работаю такие котлы. Источником тепла, необходимого для подогрева воды, может выступать любой вид энергии: электрическая, солнечная, геотермальная, тепло от сгорания газа или твердого топлива. Пар, образующийся в процессе нагрева воды, представляет собой теплоноситель, то есть переносит тепловую энергию с места нагрева в место использования.

Несмотря на многообразие конструкций, принципиальное устройство и принцип работы паровых котлов не отличаются. Общая схема нагрева воды с ее последующим преобразованием в пар выглядит таким образом:

1. Очищение воды на фильтрах и ее подача в резервуар для нагрева с помощью насоса. Резервуар, как правило, располагается в верхней части установки.
2. Из резервуара, по трубам вода попадает в коллектор, расположенный, соответственно, ниже.
3. Вода вновь поднимается вверх, только теперь не через трубы, а через зону нагрева.
4. В зоне нагрева образуется пар. Под действие разности давлений между жидким и газообразным веществом, он поднимется вверх.
5. Вверху нагретый пар пропускается через сепаратор, где он окончательно отделяется от воды. Остатки жидкости возвращаются в резервуар, а пар следует в паропровод.
6. Если это не обычный котел, а парогенератор, то его трубопроводы дополнительно нагреваются. О способах их нагрева будет сказано ниже.

Устройство

Паровые котлы представляют собой емкость, в которой вода нагревается и образует пар. Обычно они выполняются в виде труб, различных размеров. Кроме трубы с водой, котел всегда имеет камеру для сгорания топлива (топку). Ее конструкция может варьироваться в зависимости от типа применяемого топлива. Если это дрова, или твердый уголь, то в нижней части топки устанавливается колосниковая решетка, на которую укладывают топливо. С нижней части колосников, в топочную камеру поступает воздух. А вверху топки обустраивают дымоход, который необходим для эффективной тяги - циркуляции воздуха и горения топлива.

Принцип работы паровых котлов на твердом топливе несколько отличается от устройств, в которых в качестве теплоносителя использован жидкий или газообразный материал. Во втором случае, топочная камера предполагает горелку, которая работает подобно горелкам бытовой газовой печи. Для циркуляции воздуха также используют колосниковую решетку и дымоход, ведь в независимости от вида топлива, воздух является важнейшим условием горения.

Полученный от сгорания топлива, поднимается к емкости с водой. Он отдает воде свое тепло и выходит через дымоход в атмосферу. Когда вода нагревается до температуры кипения, она начинает испаряться. Стоит отметить, что вода испаряется и ранее, но не в таких количествах и не с такой температурой пара. Испарившийся пар самостоятельно поступает в трубы. Таким образом, циркуляция пара и смена агрегатных состояний воды происходит естественным образом. Принцип работы парового котла с естественной циркуляцией предполагает минимальное вмешательство человека. Все, что нужно сделать оператору, это обеспечить стабильный нагрев воды и проконтролировать процесс с помощью специальных устройств.

В случае с подогрев воды происходит проще. Она нагревается с помощью нагревательных элементов типа ТЭНов или выступает в роли проводника и нагревается по закону Джоуля-Ленца.

Классификация

Паровые котлы, принцип работы которых мы сегодня рассматриваем, могут классифицироваться по нескольким параметрам.

По виду топлива:

1. Угольные.
2. Газовые.
3. Мазутные.
4. Электрические.

По назначению:

1. Бытовые.
2. Энергетические.
3. Промышленные.
4. Утилизационные.

По конструкции:

1. Газотрубные.
2. Водотрубные.

Чем отличаются газо- и водотрубные паровые котлы

Принцип работы котлов основан на подогреве емкости с водой. Емкость, в которой вода переходит в парообразное состояние, как правило, представляет собой трубу или несколько труб. Приборы, в которых горючее обогревает трубы, поднимаясь вверх, называются газотрубными котлами.

Но есть и другой вариант - когда перемещается по трубе, расположенной внутри емкости с водой. В таком случае водные емкости называются барабанами, а сам котел - водотрубным. В обиходе его также называют огнетрубным котлом. В зависимости от расположения водных барабанов, котлы такого типа подразделяют на: горизонтальные, вертикальны и радиальные. Также встречаются модели, в которых реализованы разные направления труб.

Устройство и принцип работы огнетрубного парового котла несколько отличается от газотрубного. Во-первых, это касается размера труб с водой и паром. У водотрубных котлов трубы менее габаритны, чем у газотрубных. Во-вторых, имеют место различия по мощности. Газотрубный котел дает давление не более 1 МПа и имеет теплообразующую способность до 360 кВт. Причиной тому являются крупные трубы. Чтобы в трубах образовывалось достаточно пара и давления, их стенки должны быть толстыми. Как результат - цена таких котлов завышена. мощнее. Благодаря тонким стенкам труб, пар нагревается лучше. И в-третьих, водотрубные котлы безопаснее. Они производят высокую температуру и не боятся значительных перегрузок.

Дополнительные элементы котлов

Принцип работы парового котла довольно прост, тем не менее его конструкция состоит из довольно большого количества элементов. Кроме топочной камеры и труб для циркуляции воды/пара, котлы оснащаются устройствами для повышения их эффективности (увеличение температуры пара, его давления и количества). К таким устройствам относят:

1. Пароперегреватель. Служит для повышения температуры пара выше 100 градусов. Перегревание пара повышает экономичность аппарата и его коэффициент полезного действия. Перегретый пар может достигать температуры в 500 градусов по Цельсию. Столь высокие температуры имеют место в паровых установках атомных станций. Суть перегрева состоит в том, что после испарения идущий по трубе пар подвергается повторному нагреву. Для этого аппарат может оснащаться дополнительной топочной камерой или простым трубопроводом, который, прежде чем вывести пар на целевое использование, несколько раз проходит через основную топку. Пароперегреватели бывают радиационными и конвекционными. Первые работают в 2-3 раза эффективнее.
2. Сепаратор. Служит для «осушения» пара - отделения его от воды. Это позволяет увеличить КПД установки.
3. Паровой аккумулятор. Данное устройство создано для поддержания постоянного уровня выхода пара из установки. Когда пара не хватает, оно добавляет его в систему и, наоборот, отбирает в случае переизбытка.
4. Подготовительное устройство для воды. Чтобы аппарат работал дольше, вода, попадающая в него, должна отвечать специфическим требованиям. Данное устройство снижает количество кислорода и минералов в воде. Эти несложные меры позволяют предотвратить коррозию труб и образование на их стенках накипи. Ржавчина и накипь не только снижают эффективность аппарата, но и быстро приводят его в негодность, особенно в случае активного использования.

Контрольные устройства

Кроме того, котел оснащается вспомогательными устройствами для контроля и управления. К примеру, сигнализатор предельных уровней воды следит за поддержанием постоянного уровня жидкости в барабане. Принцип работы сигнализатора предельных уровней парового котла основывается на изменении массы специальных грузов во время их перехода из жидкой фазы в парообразную, и наоборот. В случае отклонения от нормы он подает звуковой сигнал для оповещения сотрудников предприятия.

Для позиционного регулирования уровня воды также используется уровнемерная колонка парового котла. Принцип работы устройства основан на электропроводности воды. Колонка представляет собой трубку, оснащенную четырьмя электродами, контролирующими уровень воды. Если водяной столб достигает нижней отметки, подключается питательный насос, а если верхней - питание котла водой останавливается.

Еще одним простейшим устройством для измерения уровня воды в паровом котле служит водомерное стекло, встроенное в корпус аппарата. Принцип работы водомерного стекла парового котла прост - оно предназначено для визуального контроля уровня воды.

Кроме уровня жидкости, в системе с помощью термометров и манометров замеряют температуру и давление соответственно. Все это необходимо для нормального функционирования котла и предотвращения возможности возникновения аварийных ситуаций.

Парогенераторы

Мы уже рассмотрели принцип работы парового котла, теперь кратко познакомимся с особенностями парогенераторов - наиболее мощных котлов, оборудованных дополнительными устройствами. Как вы уже поняли, главное отличие парогенератора от котла состоит в том, что его конструкция включает один или несколько промежуточных пароперегревателей, что позволяет достичь высочайших температур пара. На атомных электростанциях, благодаря очень горячему пару, преобразуют энергию распада атома в электрическую энергию.

Существует два основных способа нагрева воды и переведения ее в газообразное состояние в реакторе:

1. Вода омывает корпус реактора. При этом реактор охлаждается, а вода нагревается. Таким образом, пар образуется в отдельном контуре. В таком случае парогенератор выполняет функции теплообменника.
2. Трубы с водой проходят внутри реактора. В этом варианте, реактор является топочной камерой, с которой пар подается непосредственно на электрогенератор. Эта конструкция называется кипящим реактором. Здесь все работает без парогенератора.

Заключение

Сегодня мы с вами познакомились с таким полезным прибором, как паровой котел. Устройство и принцип работы этого аппарат довольно просты и основаны на банальных физических свойствах воды. Тем не менее паровые котлы в значительной степени облегчают жизнь человека. Они согревают здания и помогают вырабатывать электричество.

Котлы паровые жаротрубные, трехходовые, горизонтальные.

Технические характеристики паровых котлов на жидком топливе:

	КП-0,3 Л.Ж.	КП-0,7 Л.Ж.	КП-0,9 Л.Ж.
			(аналог Д-900)
, не менее
Тип топлива	Жидкое топливо
Рабочее давление пара, МПа
Расход топлива, не более, кг/час
(жидкое печное топливо, дизельное топливо)
(длина / высота / ширина)	2140 / 2150 / 1700	2500 / 2150 / 1700	2950 / 2200 / 2000
	0,34

Технические характеристики паровых котлов на природном газе:

	КП-0,3Гн	КП-0,7Гн	КП-0,9Гн
		(аналог Д-721ГФ)	(аналог Д-900)
Тип топлива	Природный газ
Рабочее давление пара, МПа
Температура пара на выходе, не менее С 0
Расход топлива, не более:
Природный газ, м 3 /час
Габаритные размеры, без горелки, не более, мм
(длина / высота / ширина)	2140 / 2150 / 1700	2500 / 2150 / 1700	2750 / 2150 / 1700
Масса котла, кг (без монтажных частей)
Горелка мощностью, не менее, МВт

Котлы паровые жаропрубные, трехходовые, вертикальные.

Котлы предназначены для нагрева воды температурой до 115 о С, за счет встроенного пароперегревателя с избыточным давлением в 0,07 МПа (0,7 кг/см 2) с целью теплоснабжения технологических процессов в производствах. сельскохозяйственном (кормопроизводство), строительно-монтажном (асфальто - бетонное), коммунальном (отопление, горячее водоснабжение с использованием бойлера), пищевом (хлебопекарное, молочное, колбасное, кондитерское), деревообрабатывающем. Котлы просты в обслуживании и не требуют значительных денежных затрат в эксплуатации.

Технические характеристики паровых котлов на жидком топливе и природном газе:

	КП-300 Л.Ж.В.	КП-500 Л.Ж.В.	КП-300 Гн.В	КП-500 Гн.В
Паропроизводительность, кг/час
Вид топлива	жидкое печное	жидкое печное	газ природ.	газ природ.
Рабочее давление, МПа
Температура пара, С О
Расход топлива, кг/час
Габаритные размеры, мм	без горелки	без горелки	без горелки	без горелки
(длина /высота / ширина)	2400 / 2400 / 1900	2400 / 2600 / 1900	2400 / 2400 / 1900	2400 / 2600 / 1900
Коэффициент готовности
Горелка мощностью, не менее, МВт
Масса, кг

Котлы паровые КП (ПАР) низкого давления.

Технические характеристики паровых котлов КП (ПАР) -0,07Ж на жидком топливе:

Марка котла	КП (ПАР) - 0,15 - 0,07 Ж	КП (ПАР) - 0,3 - 0,07 Ж	КП (ПАР) - 0,5 - 0,07 Ж	КП (ПАР) - 0,7 - 0,07 Ж
Производительность пара, т/час
Тип топлива	Дизельное топливо
Макс. расход топлива, кг/ч
Время выхода на рабочий режим мин.
Температура пара на выходе
(ДхШхВ), мм	1750х1350х1450	1900х1450х1550	2500х1750х1850	2850х1750х1850
Масса котла без воды, кг

Технические характеристики паровых котлов КП (ПАР) -0,07Г на газе:

Марка котла	КП (ПАР) - 0,15 - 0,07 Г	КП (ПАР) - 0,3 - 0,07 Г	КП (ПАР) - 0,5 - 0,07 Г	КП (ПАР) - 0,7 - 0,07 Г
Паропроизводительность, т/час
Тип топлива	Природный газ низкого давления
Расход топлива м 3 /час (газ)
Уст. мощность электродвигателей, кВт
Допустимое избыточное давление пара, МПа (кгс/см 2)
Время выхода на рабочий режим, мин.
Температура пара на выходе
Габаритные размеры (без горелки) (ДхШхВ), мм	1750х1350х1450	1900х1450х1550	2500х1750х1850	2850х1750х1850
Масса котла без воды, кг

Условные обозначения на примере КП (ПАР) - 0,15 - 0,07 Ж:

0,15 - Максимальная паропроизводительность, тонн пара в час,
0,07 - Давление пара, мПа,
Ж - Тип топлива (Ж - жидкое, Г - газовое, Т - твердое топливо, П - печное топливо, 0 - отработанное масло).

Котлы паровые КП (ПАР) высокого давления.

Технические характеристики паровых котлов КП (ПАР) -1.6Ж на жидком топливе и природном газе:

	КП (ПАР) -0,3 -1,6	КП (ПАР) -0,75 -1,6	КП (ПАР) -1,0 -1,6	КП (ПАР) -1,6 -1,6	КП (ПАР) -2,0 -1,6	КП (ПАР) -2,5 -1,6
Паропроизводительность, кг/ч
Вид топлива	Природный газ низкого давления 20-360 мБр. Дизельное топливо
Тип топки	Жаротрубная, с реверсивным развитием пламени
Поверхность нагрева, м 2
Тепловая мощность, кВт
Расход топлива:
жидкое, макс., кг/ч природный газ, макс., м 3 /ч
Объем, м 3:
Водяной Паровой
Рабочее давление, МПа
Номинальная температура пара на выходе из котла, °С
Габаритные размеры (без горелки), мм Длина Ширина Высота	1950 2000 2000	2850 2000 2000	3150 2000 2000	3400 2300 2400	4050 2300 2400	5200 2300 2400
Масса котла без воды, кг

Паровые котлы КП, КСП.

Технические характеристики котлов КП и КСП на жидком топливе:

	КП-300Лж	КСП-300Лж	КСП-500Лж	КСП-850Лж	КСП-1000Лж
Паропроизводительность, кг/час
Рабочее давление пара, Мпа
Температура пара, С
	80, не менее
Габаритные размеры
Длина, мм
Ширина, мм
Высота, мм
Вес изделия, кг
Применяемое топливо	Печное бытовое ТУ 38.101.656, дизельное
Горелочное устройство
Номинальный расход топлива, л/ч
Параметры топки
длина/высота, мм
Диаметр, мм
Объем, м 3
Водяной объем котла, м 3
Паровой объем котла, м 3
Патрубок топочный
диаметр/длина, мм
Площадь нагрева, кв.м

Технические характеристики котлов КП и КСП на природном газе:

	КП-300Гн	КСП-300Гн	КСП-500Гн	КСП-850Гн	КСП-1000 Гн;Гс
Паропроизводительность, кг/час
Рабочее давление пара, Мпа
Температура пара, С
	80, не менее
Габаритные размеры
Длина, мм
Ширина, мм
Высота, мм
Вес изделия, кг
Уст. мощность эл/оборудования, кВт
Применяемое топливо	Природный газ ГОСТ 5542-87
Горелочное устройство
Номинальный расход топлива, кг/ч	21,5 куб.м/ч		36,5 куб.м/ч	85,84 куб.м/ч
Параметры топки
длина/высота, мм
Диаметр, мм
Объем, м 3
Водяной объем котла, куб.м
Паровой объем котла, куб.м
Патрубок топочный
диаметр/длина, мм
Площадь нагрева, кв.м

Устройство и принцип работы котлов КП, КСП.

Котлы паровые жаротрубные КП низкого и среднего давления.

Котлы паровые жаротрубные КП предназначены для получения пара с целью теплоснабжения технологических процессов, железобетонных заводов, линий по производству пенополистирола, пропарки цистерн и ГСМ-хранилищ, животноводческих ферм и хозяйственных комплексов: тепловой обработки кормов, пастеризации молока, отопления помещений и других целей.

В стандартную комплектацию котла входят:
котел, горелка, насос подпиточный, автоматика уровня, блок датчиков уровня, манометр, реле давления, указатель уровня воды прямого действия №6, предохранительные клапана (2 шт.), запорная регулирующая арматура.

Технические характеристики котлов паровых низкого и среднего давления:

	КП-75	КП -100	КП -150	КП -250	КП -300	КП -500	КП -600	КП -800	КП -1000
Мощность системы, кВт
Паропроизводительность, кг/час
Напряжение в сети, В/Гц
Рабочее давление, кг/см 2
Температура пара, о С
Расход топлива,
Дизель, л/ч Газ, м 3 /ч	5.5 6.6	7.7 9.3	11 13.3	16.4 20	21.9 26.2	32.8 40.9	43.8 54.5	60 73
Эффективность (КПД), %
Выход пара Ø, мм
Вход воды Ø, мм
Вытяжная труба Ø, мм
Масса, кг
Габариты (ШхДхВ), мм	1370х1730 х1974	1370х1730 х1974	1370х1730 х1974	1370х1730 х1974	1370х1730 х1974	1970х1930 х1974	1970х2000 х2095	1970х2010 х2300	3000х2200 х2200

Возможна поставка котлов паропроизводительностью до 2000 кг/ч.

Котлы паровые водотрубные КП высокого давления.

Котлы паровые водотрубные КП предназначены для получения пара с целью теплоснабжения технологических процессов, линий по производству пенополистирола, пропарки цистерн и ГСМ-хранилищ, животноводческих ферм и хозяйственных комплексов: тепловой обработки кормов, пастеризации молока, отопления помещений и др.

В стандартную комплектацию котла входит:
котел, горелка, насос подпиточный, питательный бак для сбора конденсата, автоматика подпитки, датчик уровня воды в баке, манометры, реле давления и сухого хода, указатель уровня воды прямого действия, предохранительные клапана (2 шт.), рама, запорная регулирующая арматура.

Технические характеристики котлов паровых высокого давления:

	КП -150	КП-250	КП-300	КП -500	КП-600	КП-800	КП-1000	КП-1600
Мощность системы, кВт
Паропроизводительность, кг/час
Напряжение в сети, В/Гц
Рабочее давление, кг/см2
Температура пара, о С
Расход топлива,
Дизель, л/ч
Газ, м 3 /ч
Эффективность (КПД), %
Выход пара Ø, мм
Вход воды Ø, мм
Вытяжная труба Ø, мм
Масса, кг
Габариты (ШхДхВ), мм	2300х1500 х2000	2300х1500 х2000	2300х1500 х2000	2300х1500 х2000	2300х1500 х2000	2300х1500 х2400	2300х1500 х2400	2300х1500 х2400

Возможна поставка котлов паропроизводительностью до 2500 кг/ч.

Внимание! Вся информация предоставлена на сайте исключительно в ознакомительных целях. Завод — изготовитель оставляет за собой право изменять конструкцию, присоединительные размеры, технические характеристики, внешний вид товара без предварительного уведомления.

Перед покупкой товара обязательно уточните интересующие Вас параметры.

Котлы паровые мобильные (переносные) КП-м.

Переносные котлы ПКм предназначены для выработки водяного пара температурой до +180ºС. Применяются для производства железобетонных изделий, отогрева траншей, оборудования, техники при низких температурах и полевых условиях, при аварийных ситуациях, а также в случаях, где необходим автономный источник тепла и пара не требующий источника электроэнергии. Вид топлива - бензин, керосин, диз. топливо.

В комплект парогенератора входит:
котел, горелка, насос подпиточный, автоматика уровня, блок датчиков уровня, указатель уровня воды прямого действия №5, предохранительные клапана, запорная регулирующая арматура.

Возможно исполнение в утепленном термобоксе.

Технические характеристики мобильных паровых котлов ПК-м:

	КП-25м	КП-35м	КП-50м	КП-70м	КП-100м	КП-150м	КП-250м	КП-300м	КП-500м	КП-1000м
Мощность системы, кВт
Выход пара, кг/час
Рабочее давление, кг/см 2
Температура пара, ºС
Расход топлива, л/ч
Эффективность (КПД), %
Выходное отверстие, мм
Масса, кг
Габариты (ШхДхВ), мм

Котлы паровые Д-900, Д-721ГФ.

Котлы Д-721ГФ и Д-900 предназначены для получения пара температурой не выше 115 °С с избыточным давлением до 0,07 МПа (0,7 кгс/см2) с целью снабжения технологических процессов различных видов производств, горячее водоснабжение, отопление и др. целей. Преимущества котлов Д-721ГФ, Д-900: Не требуют регистрации в органах котлонадзора. Малые размеры котлов позволяют устанавливать их в небольших помещениях. Время вхождения в рабочий режим - 15 минут. Котлы просты в обслуживании и эксплуатации. Они незаменимы в условиях мелких производств и фермерских хозяйств.

Технические характеристики котлов Д-721ГФ, Д-900:

	Д-721-ГФ
	Стационарный, горизонтальный, дымогарный, трехходовой	Стационарный, горизонтальный, дымогарный, трехходовой
Режим работы по основному технологическому процессу	Автоматический	Автоматический
Паропроизводительность по нормальному пару, кг/ч.
Тепловая мощность, кВт, не менее
КПД, %, не менее
Параметры пара: - допустимое избыточное давление, МПа (кгс/см 2) - температура при изб. давлении выше 0,05 МПа	0,07 (0,7) не выше 115°С	0,07 (0,7) не выше 115°С
Вид топлива	Природный газ низкого давления	Топливо печное жидкое
Расход топлива, кг/ч	не более 64	не более 63,5
	Электрический 3 фаз. 50 Гц, 220/380 В	Электрический 3 фаз. 50 Гц, 220/380 В
Установленная мощность электропривода: - горелки, кВт - системы водоподготовки, кВт	2,2 0,85 х 2 = 1,7	2,2 0,85 х 2 = 1,7
Срок службы до списания, лет не менее
Гарантийный срок эксплуатации, лет, не менее
Масса (без монтажных частей), кг, не более
Удельная материалоемкость, кг/кг пара, не более
Габаритные размеры, мм, не более - длина - ширина - высота (без дымохода)	3300 1400 2250	3180 1460 2600
Количество взрывных клапанов, шт.
Количество смотровых люков, шт.
Предохранительный клапан: - тип Марка - количество, шт	самопритирающийся, безрычажный, грузовой КПС-0,7-810 2	самопритирающийся, безрычажный, грузовой КПС-0,7-810 2
Тип датчика уровней	Электродный (3 электрода)	Электродный (3 электрода)
Датчики контроля напора воздуха и газа	Напоромеры НПМ-52
Время выхода на рабочий режим, ч, не менее
Отапливаемая площадь, м 2

Котлы паровые на мазуте и газе Е-1,0-09ГМ, Е-1,6-0,9ГМН, Е-2,5-0,9ГМ.

Паровые водотрубные котлы серии "Е" предназначены для выработки насыщенного пара рабочим давлением 0,8 МПа (8 кгс/см2) и температурой 175°С, используемого для технологических и отопительных нужд. Модельный ряд котлов рассчитан для работы на газе, каменном угле, мазуте (сырой нефти), дизельном топливе. Существенным отличием этих котлов является то, что они комплектуются современным вспомогательным оборудованием: горелочные устройства плавного регулирования нагрузки, центробежные питательные насосы (Германия, Италия), микропроцессорная система управления и защиты, отсечные газовые клапаны и датчики давления (Германия). Применение надежного вспомогательного оборудования позволяет гарантировать экономичную работу котлов на всех режимах нагрузки, а также надежность и безопасность при эксплуатации.

Технические параметры паровых котлов серии "Е":

	Е-1,0-0,9Г -З(Э)	Е-1,0-0,9М -З(Э)	Е-1,6-0,9ГМН (Э)		Е-2,5-0,9ГМ (Э)
Ном. паропроизводительность, т/ч, не менее
Рабочее давление пара на выходе, МПа (кгс/см 2), не более
Расчетное топливо		Мазут		Мазут	Газ, мазут
Расчетный расход топлива, не более
КПД, % не менее
Позиционное регулирование
Плавное регулирование
Температура питательной воды (расчетная),°С
Установленная электрическая мощность, КВт
Масса котла, кг не более
Габариты котла, м не более

Паровой котел Е-1,6-0,9ГМН принадлежит к типу вертикально-водотрубных двухбарабанных газо-плотных котлов. Предназначен для выработки насыщенного пара давления 0,8 Мпа, используемого для производственных и отопительных нужд промышленности и сельского хозяйства. Поставляется в собранном виде, со смонтированным вспомогательным оборудованием, системой автоматического управления и безопасности.

Котел выполняется газо-плотным с облегченной теплоизоляцией, снаружи покрытой обшивкой из тонколистовой стали.

Система автоматического управления обеспечивает выполнение следующих функций:

• пуск по заданной программе и все защиты в соответствии с требованиями СниП;
• защиту при повышении давления пара, повышении и понижении давления топлива, повышении и понижении уровня воды в барабане, понижении и повышение разряжения в топке, погасании факела.

Конструкция трубной системы паровых котлов выдерживает кратковременное давление в топке до 3000 Па и разрежение в топке до 400 Па.
По устойчивости и воздействию температуры и влажности окружающего воздуха паровые котлы изготавливаются в климатическом исполнении УХЛ категории размещения 4 по ГОСТ 15150. Конструкция котлов обеспечивает сейсмостойкость 6 баллов по шкале М5К-64.

Устройство котлов КП и КСП.

Корпус является основной металлоконструкцией котла КСП и состоит из двух основных узлов: барабана и крышки.

• Барабан представляет собой сварную конструкцию, основной деталью которой является труба жаровая, установленная вертикально и ограниченная сверху эллиптическим сводом, снизу днищем, к которому крепится рама барабана.
• Крышка сферической формы через прокладку посредством фланцев соединена с барабаном. На крышке приварены: патрубок подсоединения импульсной линии электроконтактного манометра, кронштейны крепления обшивки, кронштейны подъема крышки, патрубки крепления предохранительных клапанов.

Кроме того, в состав котла входят:

• Топочный люк - для подачи топлива в топку котла и удаления шлака. (В котлах на жидком и газообразном топливе вместо топочного люка установлен съемный теплоизолированный переходник с креплением под горелку. Привод заслонки имеет ручное управление.)
• Блок водоподготовки - для подпитки котла водой с одновременной магнитной обработкой с целью уменьшения образования накипи.
• Водоподогреватель - для предварительного подогрева воды, поступающей в котел.
• Дымосос - для создания необходимой тяги в топке котла.
• Датчик уровней - для подачи команды на включение и отключение подпитки котла водой в процессе работы.

Контрольно - измерительные приборы и предохранительные устройства:

• Электроконтактный манометр ЭКМ-IVх1,6 - для отключения дымососа при достижении паром максимального давления.
• Манометр - контроль давления.
• Термометр технический - для контроля температуры пара, выходящего из пароперегревателя.
• Пробно-спускные краны - для дублирования контроля верхнего и нижнего уровня воды в котле.
• Указатель уровня воды - для визуального контроля уровня воды при работе котла.
• Клапаны предохранительные - для стравливания давления в котле при превышении допустимого значения.
• Взрывной клапан - для котла Лж, Гн; для предотвращения деформации корпуса в момент взрыва топливной смеси: Гн - природный газ низкого давления, Лж - легкое жидкое топливо.
• Четыре секции дымовой трубы и искрогаситель.
• Теплоизоляция и обшивка - для снижения тепловых потерь.
• Паровой вентиль Ду=50 - для регулирования давления пара и отбора потребителем.
• Вентили продувочные - для удаления шлама, грязи и слива воды при установке котла на хранение.
• Ящик управления совместно с электрооборудованием - для управления работой котла и защиты его при возникновении аварийных ситуаций.

Принцип работы КП и КСП

Технологический процесс парообразования в котле на твердом топливе состоит в следующем:

1. Вода через блок водоподготовки и водоподогреватель подается в котел, где, проходя теплообменные поверхности топки и дымогарных труб, нагревается и испаряется.
2. Топливо загружается в топку котла на колосниковую решетку и поджигается факелом.
3. Дымосос создает разрежение в топке, за счет которого в топку из подколосниковой зоны (зольника) поступает воздух, необходимый для горения.
4. Дымовые газы, проходя газовый тракт котла, нагревают его теплообменные поверхности.
5. Пар из парового объема котла поступает в пароперегреватель, нагревается до температуры 110…120 °С и через паровой вентиль поступает к потребителю.
6. Зола и шлак через отверстия колосниковой решетки проваливаются в зольник, откуда удаляются по мере накопления.
7. Образующийся при выпаривании воды шлам удаляется путем периодической продувки котла через продувочные вентили, расположенные в нижней части котла по обе стороны зольника.
8. Проведение технологического процесса парообразования, с автоматическим регулированием питания водой, осуществляется электрооборудованием котла.
9. Технологический процесс парообразования в котлах Лж, Гн происходит аналогичным образом, за исключением п.п.3; 6. При этом воздух для горения подается вместе с топливом.

К. п. высокого давления. Под К. п. высокого давления понимают К. п. с давлением выше 22 atm. Первые попытки построения и использования паровых установок высокого давления (45--50 atm) относятся еще к началу 19 в.; однако широкое применение пар высокого давления начинает приобретать лишь после войны 1914--18 гг., когда экономич. Преимущества пара высокого давления могли быть использованы на практике в связи с ростом мощности отдельных силовых установок и настоятельной необходимостью наиболее экономного использования топлива. Широкое развитие машиностроения и металлургии дало возможность удовлетворительно разрешить задачу построения К. п. и машин высокого давления. Термодинамически выгодность применения пара высокого давления объясняется следующими свойствами водяного пара: по мере повышения давления теплота жидкости непрерывно возрастает, а теплота испарения падает; полная теплота сухого насыщенного пара возрастает с увеличением давления до ~40 atm, а, затем начинает падать. Теплота перегретого пара при постоянной tR падает непрерывно при повышении давления. Отсюда следует, что при получении сухого насыщенного пара снижение расхода топлива на весовую единицу пара будет иметь место, лишь начиная с -40 atm и выше. Что же касается перегретого пара, то, повышая давление и оставляя неизменной tR перегрева, мы снижаем непрерывно расход топлива на весовую единицу пара. Необходимо при этом подчеркнуть, что экономия в топливе, получаемая на весовую единицу пара при повышении давления, вообще весьма незначительна. Так, при повышении давления с 15 atm раб. до 80, при неизменной темп-ре перегрева 400R, экономия топлива составляет всего ~3,3%. Поэтому главная выгода от применения пара высокого давления лежит не в области котельной установки, а в области парового двигателя (см. Паровые машины и Турбины паровые). При данных выше условиях адиабатический перепад при давлении в конденсаторе в 0,05 atm абс. составит соответственно 240 и 288 Cal/кг, что при учете незначительного возрастания потерь с увеличением давления даст общую экономию на 1 kWh около 16%. Более выгодно применение пара в установках с использованием отработанного пара для нагревания или отопления. В этом случае при пользовании паром в 80 atm общий коэф. использования тепла пара доходит до ~ 70%. Во избежание значительной влажности пара в последних ступенях турбины высокого давления часто применяют промежуточный перегрев пара, причем пар из последних ступеней турбины высокого давления отводится во вторичный перегреватель, перегревается в нем и затем направляется в следующую часть турбины. Выгода применения вторичного перегрева заключается в том, что затраченное тепло почти полностью используется в турбине. Промежуточный перегрев дает 1--3% экономии в топливе. Экономичность чисто конденсационных установок высокого давления может быть сильно увеличена путем применения регенеративного процесса, при к-ром часть пара из промежуточных ступеней турбины ответвляется для подогрева питательной воды. Применение этого способа дает экономию в 4--8%. Осуществление регенеративного цикла влечет за собою весьма существенное изменение в общей схеме котельной установки: поскольку подогрев воды производится при помощи пара, обычный водяной экономайзер, работающий на отходящих газах К. п., становится либо вовсе ненужным либо поверхность его д. б. значительно уменьшена, т.к. задачей его может явиться лишь небольшой подогрев воды после парового подогревателя (при многоступенчатом подогреве воды паром вода м. б. подогрета до 130--150R и выше). Для использования тепла отходящих газов К. п., в этом случае устанавливается воздушный подогреватель, стоимость к-рого значительно ниже экономайзера. Так как t Rкип. воды растет вместе с повышением давления, то в установках высокого давления представляется возможным повысить tR подогрева воды по сравнению с установками низкого давления. Это обстоятельство при отсутствии подогрева промежуточным паром влечет за собой увеличение поверхности подогревателей за счет поверхности К. п., что имеет следствием повышение экономичности всей установки вследствие того, что 1) поверхность нагрева подогревателей стоит дешевле поверхности нагрева самого К. п. и 2) поглощение тепла подогревателями происходит более интенсивно, чем последними ходами К. п., в силу большей разности tR нагревающего тела и нагреваемого. При повышении давления уменьшается уд. Объем пара и следовательно увеличивается его уд. вес. Это свойство влечет за собой весьма существенные последствия. 1) Не изменяя скорости течения пара в паропроводах по сравнению с установками низкого давления, можно уменьшать диаметры труб по мере повышения давления, что удешевляет паропроводы. Следует однако заметить, что средние скорости пара по мере повышения давления необходимо понижать для уменьшения потерь. 2) Благодаря увеличению плотности пара улучшается передача тепла от внутренней стенки трубки перегревателя к пару. Это обстоятельство значительно понижает темп-ру наружных стенок трубок перегревателя и уменьшает опасность пережога трубок при весьма высоких tR перегрева пара (450R и выше). 3) Благодаря уменьшению уд. объема пара представляется возможным уменьшить диаметры верхних коллекторов К. п., сохраняя скорость отделения пара от зеркала испарения на той же высоте, как и в К. п. низкого давления. При повышении давления уменьшается аккумулирующая способность нагретой до tR кип , воды по той причине, что увеличение теплоты жидкости воды при повышении давления на 1 atm замедляется по мере увеличения абсолютного давления. Так, при повышении давления с 15 до 16 atm абс. теплота жидкости 1 кг воды увеличивается на 3,3 Cal, а при повышении с 29 до 30 atm абс. она увеличивается только на 2,1 Cal. В силу указанного К. п. высокого давления обладают значительной чувствительностью к колебаниям нагрузки; это явление усугубляется еще тем, что запас воды в них невелик. Изменение аккумулирующей способности воды при разных давлениях и при разных величинах падения давления видно-из диаграммы фиг. 83 (по Мюнцингеру). Указанное свойство К. п. высокого давления вынуждает включать в схему котельной установки с сильно колеблющейся нагрузкой специальные аккумуляторы (см. Аккумулирование тепла). Конструкция, материалы. Конструктивное оформление паровых котлов высокого давления идет в настоящее время по двум основным путям. Первый путь заключается в создании типов, по самому существу своему отличающихся от обычных, "нормальных", котлов, второй--в переконструировании старых типов вертикально-водотрубных и секционных котлов с учетом специальных требований, предъявляемых к К. п. высокого давления. К числу наиболее интересных конструкций К. п. первой категории относятся котлы систем Атмос, Бенсона, Лефлера и Шмидта-Гартмана. К о т е л Атмос (фиг. 84) представляет собой систему из нескольких горизонтально расположенных труб а диам. около 300 мм, вращающихся со скоростью около 300 об/м. (необходимая мощность мотора--около 1-- 2 НP на трубу). Трубы расположены в топочном пространстве. Вода подогревается предварительно в экономайзере до tR кип ., a затем подается в трубы (роторы), в которых под действием центробежной силы прижимается к стенкам, образуя внутри труб полый цилиндр. Пар затем поступает в перегреватель. Паропроизводительность К. п. регулируется числом оборотов роторов. Котлы строятся на давление 50 --100 atm и выше. Паропроизводительность котлов Атмос достигает 300--350 кг/м2 в час, так как котел по существу является первым рядом труб водотрубного котла, дающих примерно ту же паропроизводительность. Преимуществами котлов этой системы являются отсутствие дорого стоящих барабанов большого диаметра, наличие небольшой поверхности нагрева и простая схема циркуляции воды; к недостаткам их относятся значительная сложность механизма вращения и сальников у концов роторов, а также возможность повреждения роторов при остановке моторов; эти обстоятельства требуют исключительно внимательного ухода за котлом. К о т е л Б е н с о н а отличается оригинальностью самого рабочего процесса, изображенного в JS-диаграмме на фиг. 85. Подогретая вода при давлении около 225 atm подается в змеевики, где нагревается до 374R, после чего мгновенно переходит в пар без затраты тепла на этот переход, т. к. давление 224,2 atm при темп-ре 374R является критическим; пар в этой точке обладает максимальной теплотой жидкости, около 499 Cal, и теплотой испарения равной нулю. Благодаря этому в К. п. фактически не происходит процесса парообразования и отсутствуют все нежелательные явления, связанные с этим процессом. Пар перегревается далее до 390R, затем дросселируется приблизительно до 105 atm и вторично перегревается до 420R. Пар с давлением в 105 atm и tR 420R является рабочим и направляется в турбину. Преимущество котла заключается в отсутствии дорогих барабанов и в относительной безопасности устройства благодаря ничтожному водяному объему. Однако котел отличается крайней чувствительностью к колебаниям нагрузки и к перерывам питания. Кроме того осуществление процесса Бенсона требует несоответственно большого расхода энергии на питательные насосы, т. к. последние должны иметь напор около 250 atm, в то время как рабочий пар имеет давление ок. 100 atm. Конструктивное выполнение К. п. системы Бенсона изображено на фиг. 86. К о т е л Л е ф л е р а основан на принципе получения пара высокого давления путем непосредственного впуска сильно перегретого пара в неомываемый непосредственно газами барабан испарителя, в к-рый подается подогретая до высокой tR вода. Образующийся в испарителе пар помощью специального насоса направляется в перегреватель, находящийся под действием лучистой теплоты и топочных газов. Перегретый пар из перегревателя направляется частью в турбину, частью в испаритель. Преимущества котла -- довольно значительный объем воды в испарителе, отсутствие кипятильных труб, часто являющихся в эксплоатации причиной аварий, отсутствие необходимости в тщательном умягчении питательной воды (испаритель не обогревается горячими газами). Недостаток котла--сложность системы и в частности насоса, отсасывающего из испарителя пар. При остановке насоса может иметь место пережог трубок перегревателя несмотря на наличие специального предохранителя. Этот специальный насос поглощает большое количество энергии, относительно тем большее, чем ниже давление пара. Поэтому котел работает неэкономично при давлении ниже 100 atm (при давлении около 130 atm расход на насос составляет ок. 2% всей выработанной котлом энергии). На фиг. 87 изображены схема котла и его конструктивное выполнение (а--насос, б -- паропровод в машину, в -- перегреватель, г --испаритель, д --экономайзер, е --воздушный подогреватель). Котел Шмидта-Гартмана (фиг.88) состоит из барабана а с расположенной в нем системой змеевиков б, по которым протекает насыщенный пар, испаряющий воду в барабане. В топочном пространстве котла расположены змеевики в, являющиеся продолжением змеевиков, лежащих в барабане (остальные обозначения: г --перегреватель, д --экономайзер). В этих змеевиках производится пар, отдающий затем свое тепло воде. Испаряющий пар в змеевиках имеет давление на ~ 30 atm больше давления рабочего пара. Циркуляция в змеевиках происходит естественным путем, в противоположность описанным выше системам, в которых она осуществляется принудительным способом. Преимущества котла--безопасн. работа змеевиков, по к-рым течет испаряющий пар (по змеевикам циркулирует непрерывно одна и та же вода), высокий коэфициент теплопередачи от конденсирующегося в змеевиках насыщенного пара, отсутствие омывания барабана горячими газами. Недостатки котла-- относительная дороговизна и необходимость держать змеевики под значительно большим давлением, чем рабочий пар. Построенные по обычному, "нормальному", типу водотрубные К. п. высокого давления (а большинство установок высокого давления снабжается и по настоящее время именно такими К. п.) имеют ряд конструктивных особенностей, из к-рых главнейшие: 1) незначительное количество барабанов небольшого диаметра (для удешевления); 2) небольшая поверхность нагрева первого газохода (до перегревателя) с целью получения большого перегрева; 3) отсутствие жестких соединений между отдельными элементами К. п.; с этой целью избегают применения соединительных труб большого диаметра; трубы загибаются радиусом, не меньшим пятикратного наружного диаметра трубы; 4) наличие в гнездах для труб в барабанах, секционных коробках и камерах перегревателя канавок глубиной от 0,5 до 1 мм для большей надежности развальцовки; 5) обязательная надежная изоляция барабанов от воздействия на них горячих газов и лучистой теплоты. Изоляция необходила для уменьшения Г-ных напряжений материала барабанов, появляющихся вследствие разности tR наружной и внутренней поверхности стенки и растущих при увеличении ее (при наличии изоляции разность tR невелика). Следует также указать, что более низкая tR стенки дает возможность выполнить эту стенку более тонкой, так как напряжение в ней допускается тем большее, чем ниже tR стенки. Изоляция защищает от газов также места развальцовки труб. Изоляция осуществляется рядом способов, из к-рых главными являются: 1) чугунные пластины; 2) специальные шамотные кирпичи, подвешиваемые к барабанам; 3) система трубок небольшого диаметра, помещенная у барабанов и охлаждаемая водой из котла; 4) набрызгивание (торкретирование) на барабан жидкой смеси из специальной огнеупорной массы и воды при помощи цемент-пушки (наилучший способ). К. п. высокого давления, работающие с высоким напряжением поверхности нагрева, обычно снабжаются водяными экранами, т. е. системой труб, включенной в общую систему циркуляции К. п. и расположенной в топочном пространстве котла. Экраны увеличивают производительность К. п. и понижают температуру стенок топочной камеры и находящихся в ней газов. Наиболее ответственной частью К. п. являются барабаны. По методу выполнения барабаны можно разделить на следующие типы. 1) Барабаны с продольными клепаными швами и с вклепанными днищами; они применяются обычно до давления приблизительно 35 a t m, хотя имеется ряд выполненных клепаных котлов и на давление до 50 -- 80 atm. 2) Барабаны с продольными сварными швами с приклепанными, приваренными к ним или осаженными из того же листа днищами; эти барабаны применяются для давления до 40--45 atm; свариваются они машинным способом. 3) Цельнокованые барабаны применяются для всех давлений, главы, обр. для давления выше 40--45 a t m (см. К отлостроение). А р м а т у р а. Для уменьшения потерь давления в парозапорных органах последние почти исключительно выполняются как задви ж ки (см.) или как клапаны (см.) специального типа. Применения кранов даже самого малого диаметра избегают, заменяя их клапанами. Водомерные приборы выполняются с несколькими стеклами. При очень высоких давлениях применяют специальные приборы без стекол. Запорные органы обычно выполняют так. обр., что шпиндели не находятся в струе пара. В качестве материала для основных деталей арматуры применяют мартеновское литье (для давления до 30-- 40 a t m) или электросталь. Для более высокого давления часто применяют легированную сталь, например молибденовую, причем мелкие детали выполняют обычно отковкой. В качестве уплотнений для соединений применяют клингерит, а также мягкое железо и металл Монеля. Р е г у л я т о р ы п е р е г р е в а и п и т а н и я. К. п. высокого давления для надежности работы должны снабжаться регуляторами перегрева и питания. Регуляторы перегрева можно разделить на две основные группы: а) воздействующие на перегретый уже пар и предохраняющие только паропровод и турбину от чрезмерного перегрева, т. е. регуляторы, устанавливаемые за перегревателем (трубчатый регулятор, в к-ром охлаждается перегретый пар поверхностным способом, или впрыскивание распыленной дистиллированной воды в пар), и б) предохраняющие кроме паропровода и турбины также и перегреватель от чрезмерного нагрева (газораспределительные заслонки, комбинации плит у перегревателя для пропуска части газов мимо перегревателя, впрыскивание распыленной воды в пар перед перегревателем и т. д.). Регуляторы целесообразно снабжать автоматами, которые не дают возможности пару перегреться выше определенной темп-ры. Регуляторы питания имеют назначение автоматически держать определенный уровень воды в К. п., подавая воду в зависимости от режима работы. Основные типы регуляторов основаны либо на принципе поплавка, плавающего на уровне воды и воздействующего при помощи передаточного механизма на степень открытия клапана, либо на принципе трубчатого термостата, заполняемого частью паром, частью водой (в зависимости от уровня воды в К. п.), также воздействующего на степень открытия клапана (регулятор Копес). Применяются также и регуляторы иного типа. Экономика. Выше были указаны основные термодинамические преимущества пара высокого давления. Но выгодность применения установок высокого давления определяется не только теоретич. соображениями, но и целым рядом других обстоятельств, как то: стоимостью, амортизацией, сложностью или простотой обслуживания, степенью надежности и проч. С повышением давления растет и стоимость котлов; стоимость топочного устройства, бункеров, тягового устройства не увеличивается, а в иных случаях, при значительном уменьшении расхода топлива не, 1 kWh, даже падает; стоимость паропровода почти не меняется; стоимость же питательных насосов и расход энергии на эксплоатацию их, а также стоимость питательных трубопроводов растут. Для суждения о выгодности применения высокого давления необходимо иметь точные данные о соотношении между величинами амортизации и отчислений на добавочные затраты,с одной стороны, и экономии в стоимости топлива, с другой. Для возможности суждения о стоимости К. п. советского производства в пределах давлений, применяемых в настоящее время нашими з-дами, на фиг. 89 приведена диаграмма (цены даны для вертикальных водотрубных котлов со всей необходимой арматурой, гарнитурой, каркасом, перегревателем и механической цепной решеткой с зонным дутьем). Пар высокого давления применяется в чисто силовых установках, установках с отбором промежуточного пара и с противодавлением. Высокое давление (порядка 90--100 a t m) экономически выгодно при высокой стоимости топлива, большом количестве рабочих часов в год и при относительно дешевых котлах. При уменьшении стоимости топлива и количества рабочих часов и при повышении стоимости котлов экономически выгоднее применять более низкое давление. Давление в 40--60 a t m при смешанных установках выгодно при всяких условиях работы и всякой стоимости топлива. Экономичность установок высокого давления обусловливается главн. обр. уменьшением расхода топлива. Для определения расхода топлива на 1 kWh необходимо учесть также расход его на питательные и конденсационные насосы и прочее вспомогательное оборудование. На фиг. 90 изображена диаграмма, на которой нанесены кривые экономии в топливе при разных давлениях при сравнении с давлением 15 atm для силовых установок и для одного частного случая смешанной установки с разными противодавлениями. Для удешевления К. п. необходимо довести число барабанов и их диаметр до минимума, т. к. стоимость барабанов является одной из основных составляющих общей стоимости паровых котлов. Но стремление к удешевлению К. п. не должно влиять на ухудшение условий работы, так как необходимо обеспечить хотя бы минимум водяного объема (при работе без аккумулятора) и получение достаточно сухого пара. Однобарабанные К. п., осуществляемые гл. обр. в виде секционных К. п. с поперечным барабаном, находят себе достаточно широкое применение и стоят дешевле многобарабанных, но они имеют небольшой объем воды, и при сильно колеблющихся нагрузках эксплоатация их без аккумулятора затруднительна. Эксплоатация К. п. высокого давления требует соблюдения ряда особых условий. Первым и основным требованием является подготовка питательной воды. Во избежание разъедания частей К. п. необходимо довести до минимума содержание кислорода в питательной воде. Ориентировочно можно указать, что содержание кислорода приблизительно 1 -- 3 мг в 1 л питательной воды является еще допустимым. Следует заметить, что при высоком давлении разъедающее действие кислорода сильнее, чем при обычном давлении. Кроме того вода д. б. умягчена во избежание образования накипи в К. п. Жесткость воды в К. п. должна быть не больше 2R немецких. Для поддержания этой величины кроме умягчения воды необходима тщательная продувка К. п. Следует рекомендовать непрерывную продувку. При растопке К. п. необходимо охлаждать перегреватель. Наилучшим способом следует признать просасывание через него насыщенного пара от соседних работающих К. п. При охлаждении перегревателя водой последняя должна удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к питательной воде, причем жесткость е"е д. б. доведена до минимума (0,5--1,0R немецких). Не следует рекомендовать пользоваться этим способом при растопке парового котла. Для снижения tR перегретого пара не следует прибегать к смешиванию его с насыщенным. В крайнем случае при пользовании этим способом можно допустить, при пропуске части насыщенного пара мимо перегревателя, повышение tR перегретого пара непосредственно за перегревателем не больше, чем на 30--40R сверх расчетной. Лит.: М ю н ц и н г е р Ф., Пар высокого давления, пер с. нем., Москва, 1926; Г а р т м а н О., Пар высокого давления, пер. с нем., М., 1927; Практика эксплоатации паровых котлов, пер. с нем., Л., 1929; M u n z i n g e r F., Ruths-Warmespeicher in Kraftwerken, В., 1922; Speisewasserpflege, hrsg. v. Vereinigung d. Grosskesselbesitzer e. V., Charlottenburg; "Hochdruckdampf", Sonderheft d. "Z. d. VDI", Berlin, 1924 и 1929; "Archiv fur die Warmewirtschaft", В., 1927, 12 (тепловые аккумуляторы); ibidem, 1926, 5 (арматура высокого давления); ibid., 1929, 2 (арматура высокого давления); "Ztschr. d. VDI", 1928, 39, 42, 43 (о котле Лефлера); ibid., 1925, 7 (о котле Атмос); "Die Warme", В., 1929, 30 (расчет котлов высокого давления); "Kruppsche Monatshefte", Essen, 1925, октябрь (расчет котлов высокого давления); "HanomagNachrichten", Hannover, 1926, Н. 150--151 (расчет котлов высокого давления). С. Шварцман.

© При использовании материалов сайта (цитат, изображений) указание источника обязательно.

Паровой котел предназначен для получения рабочего (или сильного) пара, способного выполнить механическую работу или выделить эквивалентное ей количество теплоты. Устройства, образующие пар, силы определенной величины от которого не требуется, называются парогенераторами. Они широко применяются в промышленности (напр., для пропаривания бетона), в пищевых технологиях (паровые варочные котлы), медицине (ингаляторы, стерилизаторы) и в быту (для отпаривания и чистки, в бане и др.), но парогенератор это далеко не паровой котел.

Зачем нужен сильный пар?

В век, когда «на подходе» квантовые компьютеры и коммуникационные устройства, способный самостоятельно мыслить искусственный интеллект и космические аппараты для межзвездных полетов, потребность в рабочем паре остается высокой. В промышленности прежде всего для передачи на расстояние больших количеств готовой к употреблению теплоты и привода технологического оборудования: прессов, молотов, сваезабивателей и др. На водном транспорте и в энергетике это выработка рабочего тела для паровых турбин и др. механических двигателей большой мощности: начиная где-то с 5-10 МВт на валу стоимость единицы механической работы пара оказывается ниже, чем любого другого рабочего тела.

Примечание: у пары паровой цилиндр – поршень есть замечательное свойство – наибольшее усилие на штоке развивается при нулевой скорости хода поршня. Иными словами, внешняя характеристика паровой машины идеальна, а ее КПД почти не зависит от режима работы; КПП паровому двигателю не нужна.

В быту паровые котлы также находят применение; более всего в паровых и двухконтурных системах отопления (СО). Паровые СО требуют более тщательной герметизации, чем с жидким теплоносителем, но позволяют в разгар отопительного сезона отключать и вновь подключать к системе отдельные ветви, не рискуя разладить все отопление. Это, в свою очередь, дает возможность отапливать хорошо изолированные по теплу подсобные помещения импульсами, что в местах с суровым климатом экономит до 30% и более расходов на обогрев за сезон.

Двухконтурные СО, наоборот, оказываются экономичнее в краях с затяжным межсезоньем и мягкой неустойчивой зимой. Температура обратки одноконтурной СО не должна падать ниже прим. +45 градусов по Цельсию, иначе в отопительном котле выпадет кислотный конденсат, отчего вся система может выйти из строя. Потери тепла в магистральных трубах немалы, поэтому в домах и/или распределительных теплопунктах ставят т. наз. элеваторные узлы, в которых часть теплоносителя из подачи подсасывается в обратку, подогревая ее. Однако при этом водогрейный котел гоняет добрую часть теплоносителя по кругу, расходуя лишнее топливо, платить за которое приходится абонентам. Чем выше наружная температура и меньший требуется обогрев, тем большая часть вырабатываемой котлом теплоты тратится не на обогрев пользователей, а на поддержание самого себя в режиме. Который при этом еще и не оптимален.

В 2-контурной СО паровой котел выдает пар, который через теплообменник греет теплоноситель СО. Температуру подачи теперь можно понизить, что уменьшит потери в магистралях: они тем больше, чем горячее теплоноситель. Температура обратки может быть сколь угодно низкой, лишь бы система не разморозилась: в теплообменнике ничего не горит и не образуется кислотных радикалов, способных выпасть кислым дождем. Паровому котлу тоже ничего не угрожает: магистральных потерь нет, т.к. теплообменник рядом; подача пара в него регулируется автоматическим вентилем по температуре 2-го контура, и обратный пар в котел остается сильно нагретым.

А что в нем плохо?

Главный недостаток паровых котлов – большое время готовности. Лучшие из современных выходят на рабочий режим за 3-5 мин, а в обычном котле пары разводятся около часа. Поэтому наземного парового транспорта уже практически нет, хотя КПД современных керамических паровых машин не хуже чем ДВС. Но глушить ДВС можно, а останавливать котел нет.

Не менее существенный – взрывоопасность. Если запас энергии в топливном баке автомобиля измеряется десятками кг тротилового эквивалента, то в паровом котле центнерами и тоннами. Бензин и солярка могут и просто так сгореть, а котел при аварии взрывается. Современные – исключительно редко, но их взрывоопасность все-таки не нулевая.

Из 2-го недостатка вытекает еще один: питать паровой котел нужно очень качественной хорошо подготовленной водой. Накипь – страшный враг котла, она резко уменьшает его тепловую эффективность и повышает взрывоопасность.

Как следствие 2-го и 3-го – 4-й серьезный недостаток: паровые котлы нуждаются в регулярном квалифицированном осмотре и обслуживании с остановом котла. Представьте себе, что вам обязательно нужно раз в полгода загонять машину на СТО и заказывать переборку движка, иначе она перестанет слушаться руля и сама врежется в столб.

Немного истории

Мысли использовать силу пара в практических целях тысячелетия. Считается, что первый паровой котел, бывший одновременно и реактивной паровой турбиной, придумал Герон Александрийский. Есть сведения, что в XVI в. капитан испанского флота Бласко де Гарай построил и продемонстрировал королю… пароход, который плавал. Но если это и правда, то единичная случайная находка – термодинамики как науки тогда еще не было, а без нее рассчитать паровую машину и котел для нее невозможно. Эдисон, из практиков практик, сказал как-то: «Нет ничего практичнее хорошей теории».

Патент на шахтный водоподъемник, работающий от котла с паром, впервые получил англичанин Т. Севери в 1698 г. На практике его идею реализовал тоже англичанин Т. Ньюкомен тогда же, к конце XVII в. Но котел Ньюкомена в принципе не отличался от бытового чайника и вырабатывал очень слабый пар, поэтому машины Ньюкомена широкого распространения не получили и переворота в технике не произвели.

Первыми поняли, как должен действовать котел, дающий сильный пар (power steam) во второй половине XVIII в. независимо друг от друга также английский конструктор Дж. Уатт (его именем названа единица мощности Ватт) и русский механик-самоучка И. И. Ползунов. Он не смог закончить свою паровую машину – умер от болезни, но котел завершил в 1765 г. Конструкции паровых котлов Уатта и Ползунова (на рис. справа) практически идентичны, да иного технического решения в то время и быть не могло.

Тепловая эффективность и паропроизводительность (см. далее) котлов Уатта и Ползунова позволяли запустить машины, выполняющие рентабельную полезную работу, но были далеки от возможных при тогдашней технологии. Улучшили технические показатели паровых котлов и сделали их компактнее изобретатели первых паровозов Р. Тревитик и Дж. Стефенсон. В дальнейшем большой вклад в развитие котлостроения внесли английские инженеры Дж. Торникрофт и Э. Ярроу, а затем русский ученый В. Г. Шухов, тот самый, что построил телебашню на Шаболовке.

Примечание: на первом паровозе Стефенсона «Блюхер» (в центре на рис.) значится №2, но это потому, что его опытный предшественник оказался непригоден для длительной эксплуатации.

Немного теории

В этом разделе не будет формул из школьных и вузовских учебников. Предполагается, что вы их помните. А если забыли, то знаете, где искать. Здесь речь пойдет о сути происходящих в паровом котле процессов и важных для практики их деталях и выводах из них. А математика дело наживное. Без понимания сущности от выкладок толку все равно не бывает.

Главный принцип работы парового котла, о котором и догадались Уатт с Ползуновым – вода в нем не кипит. Кипение процесс со стороны плавно не управляемый: достигла вода температуры кипения и получила скрытую теплоту испарения – вскипает; нет – нет. При нормальном давлении кипение воды относительно безопасно, но работоспособность отходящего пара ничтожна; он, как говорят, низкопотенциальный. И мгновенно начинается его конденсация, отчего пар полностью лишается силы.

Пар работает своим давлением. Допустим, его превышение над атмосферным всего 1 МПа. Тогда на поршень площадью 500 кв. см пар надавит с силой ок. полутонны. Неплохо для начала.

Давление насыщенного водяного пара с повышением его температуры растет по степенному закону, т.е. очень быстро, слева на рис. Одновременно растет также температура кипения воды и выход пара с единицы площади зеркала паробразования (ЗП). Но скрытая теплота испарения остается неизменной, и часть расхода топлива, не придающая пару силы, все уменьшается и уменьшается. Итак, во всех отношениях выгодно повышать давление в котле, но от этого увеличивается его взрывоопасность (см. далее). И до определенного предела, выше которого в ход процесса начинают вмешиваться силы не термодинамические.

Таблица параметров перегретого насыщенного водяного пара дана справа на рис. Обратите внимание на выделенные зеленым столбцы (частично или полностью). По ним видно, что максимум работоспособности пара приходится на диапазон температур 200-260 градусов. Давление пара в нем, от которого зависит усилие, создаваемое исполнительным механизмом возрастает втрое. Полная теплоемкость (с учетом скрытой теплоты) в этом диапазоне непрерывно растет. Это выгодно для парожидкостных СО с частичной или полной конденсацией теплоносителя.

В желтых строках начинаются плохие новости: пар становится химически очень активным – разъедает паропроводы и механизмы из обычной стали, а на «химию» уходит часть его силы несмотря на повышение давления. Красные строки – новости еще хуже: в пару становится заметной термическая диссоциация воды, и котел становится чрезвычайно опасным.

Об обозначениях

В эпоху паровых машин пользовались единицами давления атмосфера (ат) и атмосфера избыточная (ати). 1 ат = 1 кгс*кв. см. p(ати) = p(ат) –1, т.к. давление воздуха 1 ат. Сейчас давление измеряют в паскалях (Па). 1 ат = 1,05 МПа. Это правильно, т.к. режим работы котла заметно зависит от давления окружающего воздуха. Но избыточных паскалей нет, поэтому для определения силы пара нужно от давления в котле отнять 1 МПа. Напр., при 240 градусах давление в котле 3,348 МПа. Для работы можно использовать не более 2,298 МПа, но на каждый кв. см поверхности деталей внутри котла будут давить более 30 кг*кв. см. Для расчета мощности котла нужно пользоваться также его паропроизводительностью в кг*с или кг*ч. Еще одна величина, которую надо знать – тепловая эффективность котла, равная отношению запасенной в единице массы пара тепловой энергии к теплоте сгорания потребного на ее производство топлива. Тепловую эффективность часто называют КПД котла, но нужно иметь в виду, что КПД силового и отопительного котлов одной и той же конструкции различны: в последнем случае возможен возврат скрытой теплоты парообразования в виде скрытой теплоты конденсации, а в первом нет.

Примечание: иногда избыточное над атмосферным давление пара выражают в барах (бар). Напр., в спецификации на котел пишут – давление 1,5 бар, что равно прим. 1,5 ати. Но бар тоже внесистемная единица, ее употребление не регламентировано. Поэтому в той же спецификации надо найти температуру воды в котле и свериться по ней.

Потенциал пара

Вместе с температурой в котле так же быстро растет его взрывоопасность. При температуре выше прим. 200 градусов даже понижение давления вследствие превышения отбора пара может привести к вскипанию всей массы воды в котле и его взрыву. В рассказе Новикова-Прибоя «Бухта Отрада» со всеми техническими подробностями описано, как сочувствующий красным кочегар взорвал котел на военном пароходе белых, в команду которого был принудительно зачислен. Исходя из этих соображений, пар по величине рабочего потенциала делят на:

• Низкопотенциальный – температура до 113 градусов Цельсия, давление до 1,7 МПа. Взрыв котла практически невозможен вследствие малого запаса энергии в нем.
• Малопотенциальный – температура 113-132 градуса, давление 1,7-3 МПа. Взрыв котла возможен при внезапном разрушении его корпуса.
• Среднепотенциальный – температура 132-280 градусов, давление 3-6,42 МПа. Взрыв возможен при разрушении корпуса котла или отказе автоматики.
• Высокопотенциальный – температура 280-340 градусов, давление 6,42-14,61 МПа. Взрыв возможен, кроме указанных выше причин, вследствие нарушений правил эксплуатации котла (см. далее) и разгерметизации паропроводов.
• Сверхвысокопотенциальный – температура выше 340 градусов, давление больше 14,61 МПа. Взрыв, кроме описанных причин, возможен вследствие случайного стечения обстоятельств.

Тонкости парообразования

Для практических целей удобно пользоваться величиной выхода пара с единицы площади ЗП, но самом деле парообразование в котле происходит в объеме воды: она насыщена микропузырьками пара. Представление об этом дает белый кипяток, которым по правилам восточной кулинарии положено заваривать чай. Но в белом кипятке выделяется растворенный в воде воздух, а в нормально работающем котле вода на вид прозрачна. Если в водомерном стекле помутнела – котел на грани взрыва. Упомянутый выше красный кочегар был специалистом экстра-класса: он по виду воды определил, как скоро взорвется котел и сумел спастись. Пароход был старый со среднепотенциальным котлом; в нем от побеления водомера до взрыва проходит несколько минут. Высокопотенциальный котел взрывается сразу чуть водомер помутнел.

Второй важный момент – с ЗП выделяется т. наз. мокрый пар, в котором присутствуют тоже невидимые микрокапли воды. Мокрый пар враг котла не менее страшный, чем накипь: микрокапли влаги – естественные центры конденсации пара. Если в каком-то месте парового контура температура начнет падать быстрее давления, может начаться лавинообразная конденсация пара. Давление во всей системе резко упадет, и тогда способен вскипеть и взорваться даже малопотенциальный котел. Что до приводимых паром от котла механизмов, то конденсация также резко ухудшает их техпараметры (давление в рабочих органах сильно падает) и вызывает усиленный износ: микрокапли перегретой воды химически агрессивны. Единственно, где кондесация рабочего пара полезна, так это в парожидкостных СО (см. выше), т.к. при этом на обогрев выделяется скрытая теплота конденсации.

Идеальный котел

Зная указанные особенности, можно с позиций нынешнего дня представить себе, как должен быть устроен некий идеальный паровой котел. На самом деле он получится очень дорогим и сложным в обслуживании, а в «золотой век» пара такой котел был технически нереализуем. Вся эволюция котлостроения шла по пути упрощения оборудования (обвязки) котла и совмещения функций его систем. Но разобраться, что котлу для нормальной работы нужно, эта схема поможет.

Обобщенная схема устройства парового котла дана на рис.:

Парообразователь представляет собой канальный (трубчатый) газоводяной теплообменник. Увеличение площади контакта теплоносителя с нагревателем усиливает образование микропузырьков пара в его массе и отделение пара с единицы площади ЗП при той же температуре. В сухопарнике разделяются чистый пар и водяная микровзвесь гравитационным или абсорбционным способом без выделения скрытой теплоты конденсации. Горячий конденсат стекает обратно в парообразователь или, в циркуляционных котлах (см. далее) перекачивается в него циркуляционным насосом.

Очень важна роль пароперегревателя. Без падения давления по длине паропровода не будет потока пара по нему, но при этом падает сила пара и растет вероятность его бурной конденсации. Пароперегреватель «подкачивает» уходящий пар энергией задарма – за счет остаточной теплоты дымовых газов.

Еще более увеличивает тепловую эффективность котла экономайзер. Это тоже канальный теплообменник, в котором тоже дымовыми газами подогревается питательная вода. На самом малом ходу котла экономайзер может переохлаждаться и обрастать сажей, а при форсировании котла перегреться и даже вскипеть. Поэтому иногда в состав экономайзера вводят отдельный контур циркуляции воды с водяным элеватором наподобие тех, что применяются в одноконтурных СО (см. выше). В штатном режиме работы котла собственная циркуляция экономайзера отсекается запорным клапаном.

Последнее, что позволяет «вытянуть» тепловую эффективность котла до теоретического предела – подогрев поступающего в топку воздуха. В мощных тепловых устройствах это очень эффективная мера. В свое время подогрев воздуха в кауперах позволил сократить расход топлива на доменную плавку почти втрое. Что до блока (или устройства) управления всем этим хозяйством, то сейчас это коробочка или шкафчик с микропроцессором и его электромеханической обвязкой, а в прежние времена – бригада из машиниста и кочегара.

Конструкции паровых котлов

В зависимости от назначения, условий эксплуатации и требований к параметрам пара устройство парового котла может быть различным. Конструктивно паровые котлы различаются по:

1. Способу сепарации пара – прямоточные (проточные) и циркуляционные;
2. По устройству пароотделителя – барабанные и прочие (колпаковые, змеевиковые и др;
3. Способу теплообмена – газотрубные (прежнее название жаротрубные; старое огнетрубные) и водотрубные;
4. По ориентации и конфигурации каналов парообразователя – горизонтальные, вертикальные, комбинированные (вход топочных газов горизонтальный, выход вертикальный; каналы изогнутые), наклонные, многоколлекторные, змеевиковые, рубашечные вихревого горения и др;
5. По ходу топочных газов – прямого хода и оборотные;
6. По гидродинамике – с открытым или замкнутым пароводяным контуром, см. далее;
7. По способу нагрева – пламенные (топливные), электрические, косвенного нагрева, гелиокотлы и др.

Что касается способа нагрева, то электрические паровые котлы позволяют получать только низко- и малопотенциальный пар – ТЭН не выдерживает более жестких условий работы в котле. Котлы косвенного нагрева используются преим. на АЭС. Когда пишут, что температура теплоносителя в них доходит до 500 градусов и выше, это относится к первому контуру, который посредством теплообменника греет обычный высокопотенциальный котел, дающий пар на турбину. Солнечные котлы (гелиокотлы) т.п. экзотика предмет отдельного рассмотрения. Их мы коснемся вскользь в конце, а займемся в основном пламенными паровыми котлами – единица работоспособности пара от них самая дешевая и доступная.

Примечание: моряки-подводники иногда разыгрывают сухопутных «чайников» россказнями как они, якобы смывшись с вахты, спали на первом контуре реактора АПЛ. Это чистой воды прикол – на первом контуре не только температура выше 400 градусов, но и убийственная радиация, а самовольный уход с вахты тяжкое преступление. Первый контур ядерных реакторов проектируется так, чтобы выделения пара из теплоносителя в нем не было.

Прямоток или циркуляция

В прямоточных паровых котлах (поз. А на рис.) мокрый пар поступает в змеевик, трубчатый коллектор или под колпак, где из него выпадает водяная взвесь, самотоком стекающая в парообразователь.

Прямоточные котлы проще конструктивно, а из автоматики им достаточно в общем опытного кочегара. Прямоточные котлы могут быть энергонезависимыми – обходиться без питательного насоса, получая воду самотоком из питательного бака. Но они намного взрывоопаснее циркуляционных, а их тепловая эффективность и паропроизводительность невысоки. Наиболее интенсивно пар выделяется из самых верхних слоев воды в бойлере. Освободившись от микропузырьков пара, вода опускается вниз и снова поднимается вверх по мере насыщения паром. В прямоточном котле обновление вод происходит путем гравитационной конвекции (выделившая пар вода тяжелее), на которую тратится топливо. Его нужно много, т.к. конвективные потоки беспорядочные, с завихрениями и больше рассеивают полученную энергию, чем переносят воду вверх. Тепловая эффективность прямоточного котла составляет ок. 35-40% Умножив эту величину на КПД паровой машины 25-30% (у современных до 45%), как раз и получим пресловутый «паровозный» КПД в 8-16%

В циркуляционном котле общий ток воды направляется вверх отдельным циркуляционным насосом, откачивающим из сухопарника конденсат; потери на внутреннее трение в воде минимальны и мощность циркуляционного насоса требуется небольшая. Элементарный объем воды, прежде чем полностью испариться, проделывает от 5 до 30 и более оборотов, что еще более увеличивает тепловую эффективность и паропроизводительность котла. Допустим, за один оборот порции воды испаряется всего 10% ее. На следующий оборот останется 90%, из которых испарится 10%, т.е. еще 9% от исходного объема и воды останется 81% Подсчитывая подобным образом далее (математики такие расчеты называют рекуррентными соотношениями), получим за 5 оборотов КПД котла 63%, а за 30 – 92,6%. Эффективная площадь ЗП при этом увеличивается против геометрической прим. в 1,5 и 2 раза.

Барабанные котлы

Циркуляционный котел должен в обвязке иметь не только насосы, но и регулятор уровня конденсата в пароотделителе. Если его окажется слишком много, техпараметры котла резко ухудшатся. Если мало, это грозит вообще бедой: мокрый пар быстро сконденсируется, давление в котле также резко упадет – вскипание – взрыв. Избежать подобной ситуации позволяют котлы барабанного типа. В них пароотделитель – отрезок широкой трубы (барабан), в который поступает насыщенная паром вода из бойлера (нагревателя), который в дааном случае не является парообразователем; таким образом, нагрев воды и выделение из нее пара разделены. Нагреватель вскипеть в принципе не способен, а вскипание барабана не так опасно, т.к. большая часть выделяющейся при этом энергии тратится на выдавливание воды обратно в нагреватель и питающий бак.

Мокрый пар из пароотделителя поступает в «свободный» конденсатор небольшого объема, тоже круглый в поперечном сечении. Подающий патрубок возвышается над дном конденсатора, гарантируя постоянный уровень конденсата в нем. Для нормальной работы барабанного котла необходимо, чтобы давления столбов воды в барабане и конденсаторе были равны друг другу. Для обеспечения последнего условия конденсатор не сажают вплотную на барабан, а возвышают над ним. В результате режим барабанного котла четко выдерживается энергонезависимой автоматикой (см. рис. выше): много воды в барабане, давление на выходе больше нормы – дифференциальный регулятор парообразования отсекает питание; наоборот – включает его. В барабане при этом поддерживается в допустимых пределах стандартный уровень воды. Барабанный паровой котел может работать и на естественной циркуляции, см. видео ниже:

Видео: об устройстве барабанного котла

Слово о воде для барабана

Поскольку вода в барабанных котлах циркулирует многократно, она должна быть чистейшей; практически – дистиллятом. Питание барабанных котлов от источников водоснабжения, как котлов гидродинамически открытых, недопустимо. Барабанные котлы строятся только гидродинамически закрытыми: питательная вода в них оборачивается по схеме: питательный бак – котел – пароводяной конденсатор (на судах омывается забортной водой) – обратно в питательный бак и т.д.

Газотрубные и водотрубные

Газотрубные и водотрубные котлы это, можно сказать, одно навыворот от другого. В парообразователе газотрубного емкость с водой пронизывает пучок труб, по которым текут горячие газы из топки. В водотрубном, наоборот, пучок труб с теплоносителем омывается током топочных газов. Разница получается очень и очень существенная.

Для передачи энергии топочных газов воде необходим большой градиент (разность) температур. Теплопроводность металла труб парообразователя в сотни раз больше таковой топочных газов. Поэтому внутри жаровых труб может быть свыше 1000 градусов, а их наружная поверхность охлаждается водой не выше 350-400 градусов. В стенках труб возникают огромные термические напряжения, а вокруг – большой объем перегретой воды, вскипающей по всей массе при понижении давления. Порыв всего одной трубы газотрубного котла неизбежно приводит к его взрыву. Поэтому регламент проверки и профилактической замены газовых труб должен соблюдаться неукоснительно, а работа эта сложная, довольно долгая и дорогая.

Температура внешней поверхности труб парообразователя водотрубного котла в силу указанных причин почти равна температуре воды в них. Термические напряжения в материале водяных труб на порядки меньше, чем в газовых. Надежность котла много выше, сроки между остановами на профилактику больше. Порыв одной трубы не приводит к взрыву котла: прежде чем кипение распространится на всю массу воды (которой в водотрубном котле в несколько раз меньше, чем в газотрубном), мощный поток пароводяной смеси погасит топку и охладит остальные трубы. Недостаток водотрубных котлов – теоретические меньшие, чем у газотрубных, тепловая эффективность и паропроизводительность. Но конструктивные усовершенствования водотрубных котлов позволили им занять доминирующее в отрасли положение – на сегодняшний день газотрубные котлы не строятся, а единицы оставшихся классической конструкции дорабатывают свой ресурс.

Примечание: барабанные паровые котлы могут быть выполнены только водотрубными.

Эволюция конструкций

Устройство самого архаичного (и оказавшегося очень живучим) горизонтального газотрубного парового котла удобно рассмотреть на примере паровозного котла, см. рис.:

Сухапарник – простейший колпаковый. Автоматика – один лишь предохранительный клапан. Питательного насоса нет, вода идет из цистерны идет самотоком. Тепловая эффективность ок. 40%., но «дубовость» выверенной веками конструкции исключительная. Некоторые паровозные котлы служат по сей день. Поезда они уже не водят, дают пар на производство.

Водотрубные котлы, рабочий стаж которых более 100 лет, тоже есть. Но в целом этот тип паровых котлов далек от пенсии. На флоте водотрубные котлы и сегодня широко используются в силовых установках. На судах довольно остро стоит проблема компактности котла. Гражданским пароходам нужно место для грузовых трюмов и пассажирских помещений. На военных кораблях необходимо жизненно важные и самые уязвимые агрегаты прикрыть понадежнее от вражеских боеприпасов.

Естественным выходом здесь кажется использование вертикального котла, но «вертикалки» с пучками труб теоретически малоэффективны: слишком много топочных газов зря проскакивает парообразователь и площадь ЗП мала. Поэтому в судовых силовых установках применяются преим. барабанные паровые котлы с наклонным расположением труб (см. рис; Б – барабан, П – пароперегреватель):

1. С естественной циркуляцией, малой и частично средней мощности;
2. С принудительной циркуляцией – до большой мощности включительно;
3. Многоколлекторные симметричные (с 2-3 водяными коллекторами и теплообменниками, работающими на один барабан) – от средней до сверхбольшой мощности;
4. То же, асимметричные – на мощности от большой до уникальной.

На суше тоже требуются компактные котлы – содержание производственных площадей стоит недешево. Но на гражданке стоимость, конструктивная простота и удобство обслуживания техники нередко превалируют над техническим совершенством. Поэтому сухопутные компактные котлы часто делаются по принципу: не только вывернуть наизнанку, но и перегнуть пополам. Конкретно: обернуть ход топочных газов. От этого немного ухудшаются качественные показатели котла, но места под него нужно почти вдвое меньше, чем для такой же мощности паровозного, и обслуживать котел много удобнее, т.к. корень дымохода, зев топки и зольник (если котел твердотопливный) находятся в одном помещении.

Оборотным проще сделать газотрубный котел. Горизонтальный полноразмерный (слева на рис.) в таком исполнении оказывается почти таким же эффективным, долговечным и безопасным, как водотрубный: практически все выделяющееся в топке тепло идет на подогрев воды, а газовые трубы изнутри греются меньше, т.к. топочные газы входят в них уже порядком остывшими. Котел с укороченным парообразователем (в центре; такие котлы иногда неправильно называют вертикальными) предельно компактен, но неэкономичен. Довести его показатели до приемлемых позволяют щитки в жаровой камере, хорошо отражающие тепловое (инфракрасное, ИК) излучение.

Современные достижения

Снабдить паровой котел ИК-отражателями это вообще плодотворная идея. Современные водотрубные котлы, кроме наружной теплоизоляции, изнутри обшиваются отражающим ИК материалом. Это позволяет пучки каналов их парообразователей сделать из одинаковых прямых труб, см. рис.. Что, в свою очередь, дает возможность отказаться от барабана и питать котел со стороны. Насколько он сам и его эксплуатация от этого удешевляются, представить нетрудно.

Примечание: паровые котлы со встроенными ИК отражателями в спецлитературе называются радиационными. Никакой радиоактивности в них, конечно, нет. Имеется в виду тепловое излучение (ИК радиация).

Одно из последних достижений большого котлостроения – газотопливные котлы из жаростойких спецсталей с топкой двойного действия на встречных факелах, см. рис. справа. КПД котла, как и любой тепловой машины, теоретически определяется отношением температур в начале и конце рабочего цикла к начальной температуре (формула Карно, помните?) В котлах на встречных факелах температура в топке доходит до 1800-1900 градусов против 1100-1200 и прочих, а температура дымовых газов остается той же, 140-200 градусов. Итого КПД котла на встречных может превышать 90% без сложных дополнительных мер, а с ними быть более 95%.

Примечание: как устроены и работают современные паровые котлы массового применения, см. след. ролик:

Видео: как работает паровой котел

И в быту тоже

Прогресс теплотехники коснулся и бытовых паровых котлов. Они должны давать низкопотенциальный пар для систем отопления и кулинарного оборудования, но к требования к безопасности бытовых паровых жесточайшие, и они должны допускать текущее обслуживание неквалифицированным персоналом. Дополнительное требование – бытовой паровой котел должен быть как можно компактнее, легче (не требовать под себя фундамента) и дешевле. Еще одно – предельно малое время запуска. Тратить до часу и более рабочей смены на то, чтобы развести пары это недопустимое расточительство и в обществе развитого социализма.

Классическое решение такого рода – змеевиковый котел. Он предельно безопасен для данного класса устройств: вероятность выброса при аварии перегретого пара за пределы внешнего кожуха (такой случай считается взрывом котла) у него во столько же раз меньше, сколько было бы труб в пучке водотрубного котла той же мощности. Причина – труб всего одна, длинная, свернутая в спираль. Паропроизводительность и паровая эффективность змеевиковых котлов невелики, но первая в данном случае несущественна, а вторая увеличивается компьютерным проектированием пространственного змеевика и установкой ИК отражателя, см. рис.. Зато змеевиковый котел рекордсмен по времени запуска: дает рабочий пар в течение 3 мин после включения горелки. Автоматики змеевиковому котлу достаточно термомеханической энергонезависимой, переводящей горелку в минимальный режим.

Новейшее достижение в конструировании низкопотенциальных паровых котлов малой мощности – вихревой рубашечный котел. Его, образно выражаясь, вывернули наизнанку вместе со всеми потрохами. А технически – закрутили вихрем пламя горелки и вместо не очень-то технологичного пучка труб или змеевика поставили обычную рубашку котла, но не водогрейную, а пароводяную.

Устройство и схема включения парового котла с вихревой горелкой показаны на рис.:

Обозначения на схеме:

1. питательный насос;
2. дымоход;
3. экономайзер (для котлов данного типа обязателен, иначе пламенный вихрь внизу может сбиться);
4. воздуховод;
5. воздуходувка;
6. вихревая горелка;
7. паровая зона рубашки;
8. водяная зона рубашки;
9. клапан и вентиль аварийного сброса пара;
10. пароотделитель (как правило абсорбционный);
11. выход пара;
12. водомер уровня (водомерное стекло);
13. сливной вентиль.

Паровые котлы вихревого горения предельно компактны, т.к. принципиально вертикальные. Их тепловая эффективность не хуже, чем у барабанных. Пар могут давать до среднепотенциального включительно. Время запуска – ок. 5 мин. Недостатки – сложность, дороговизна и полная энергозависимость: без наддува воздуха в горелку котел вообще не работает.

Эксплуатация паровых котлов

О правилах использования паровых котлов пишут не статьи, а тома нормативных документов. И пренебрежение любым из их пунктов может привести к аварии. А ожоги перегретым паром гораздо опаснее обычных термических: на теле и окаченных паром предметах выделяется большая скрытая теплота конденсации и степень поражения оказывается много больше. Практически если паровой ожог тела составляет более 10-15% его площади, медицина часто оказывается бессильной. Поэтому мы просто сообщаем читателям, что старый свод правил безопасности для котлов и сосудов под давлением давно недействителен. Нужно руководствоваться федеральным имеющим силу закона сводом документов «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением», принятым в 2003 г, опубликованным в открытых широко доступных источниках в 2013 г, введенным в действие в конце 2014 г и полностью актуализированным (т.е. исключающим применение прежних Правил) в 2017 г. Изучить новые Правила эксплуатации паровых котлов и скачать в формате.pdf для свободного использования можно .

Примечание: просмотреть курс видеоуроков по эксплуатации распространенных паровых котлов ДВКР можно ниже:

Видео: серия уроков по паровым котлам ДВКР

На заметку самодельщикам

Вообще-то котлостроение дело не для мастерской в гараже. Но совесть инженера не позволяет огульно разубеждать читателей заниматься им: слишком широко в этой отрасли непаханое поле деятельности. Напр., использование в быту силовых паровых котлов. Схема, скажем, такова: гелиоконцентратор греет гидродинамически замкнутый котел, пар от которого приводит в действие мини-турбину, вращающую электрогенератор. Инсоляция стабильнее ветра, а в южных регионах и достигает значительной величины. Срок службы паровых механизмов более 100 лет не диковина, а солнечная батарея деградирует через 3-10 лет. Специалисты давно бьются над установками такого типа, но толку пока нет. А тот же Эдисон сказал еще: «Все знают, что этого сделать нельзя. Находится дурак, который этого не знает. Он-то и делает изобретение».

Однако не торопитесь хвататься за резку, гнутье, сварку. Первое, не забывайте: вы имеете дело со взрывоопасным устройством. Паровых котлов с нулевой взрывоопасностью нет и в принципе быть не может. Поэтому прибавьте к прочитанному дополнительные популярные материалы, напр. отсюда: (ru.teplowiki.org/wiki/Паровой_котел ). Они вместе с содержанием настоящей публикации помогут вам разобраться в специальной литературе. Затем изучите внимательно указанные выше Правила безопасности.

Далее – помните, что эффективности малого котла такой же, как большого, конструкции вам не добиться. Причина – хорошо известный в технике закон квадрата-куба. С уменьшением размеров котла объем теплоносителя и запас теплоты в нем падают по кубу линейных размеров, а площадь поверхности, дающей теплопотери, по квадрату, т.е. медленнее.

И наконец, осознайте вполне, чего вы хотите добиться. После этого тщательно продумайте конструкцию в уме (или промоделируйте на компьютере, если умеете). И только теперь можете приступать к экспериментам, см. напр. видео

Видео: эксперименты с самодельным паровым котлом

Котлы или паровики - закрытые приборы, для изготовления пара, давления выше атмосферного, из воды или иной жидкости, действием горящего топлива. Паровые котлы должны изготовляться из материала плотного, не пропускающего пар, и прочного, способного безопасно выдерживать давление пара. Лучшими материалами для изготовления котлов служат листовое железо, мягкая сталь и красная медь.

Чугун, из которого вначале изготовлялись все котлы, ныне применяется редко, как материал для котлов весьма ненадежный. При расходовании пара из котла убыль пара должна возмещаться вновь образующимся в котле паром; в противном случае давление пара в котле станет весьма быстро понижаться. Поэтому размеры котла и топки для сжигания топлива должны быть хорошо согласованы с количеством пара, требуемого от котла.

О силе или паропроизводительности котла принято в практической жизни судить по силе паровой машины, питаемой паром из котла; поэтому паропроизводительность котла, т. е. весовое количество доставляемого котлом пара в час, определяют числом производимых им П. лошадей (см. П. машины), предполагая, что на каждую П. лошадь требуется 15 кг (36 2/3 русск. фн.) пара в час.

Согласно сказанному, котел в 60 сил должен быть способен доставлять 60 х 15 = 900 кг пара в час. Жар от горения топлива проникает в воду через стенки котла; чем больше поверхность нагрева, т. е. та площадь стенок котла, которая изнутри покрыта водой, а снаружи обогревается огнем или горячими газами от сжигания топлива, тем большая часть теплоты горючего материала передается воде для обращения ее в пар и тем меньшая часть улетает даром в дымовую трубу; но с увеличением поверхности нагрева возрастает также вес и стоимость котла; поэтому наиболее выгоден в экономическом отношении тот котел, для которого стоимость расходуемого в год топлива, сложенная с процентами на погашение капитала, затраченного на котел со всей совокупностью устройства (печью, дымовой трубой и пр.), будет наименьшая.

В котлах фабричных или заводских, от которых требуется большая паропроизводительность, обыкновенно на первый план выступает экономия в топливе, вследствие чего в таких котлах стремятся по возможности увеличивать поверхность нагрева, не обращая особого внимания на стоимость котлов.

И водогрейных котлов

При несоблюдении установленных сроков освидетельствования и правил технической эксплуатации возможны взрывы и аварии.
Правила эксплуатации котлов устанавливает Госгортехнадзор России. С 1 июня 1986 г. действует ОСТ 46.3.2.199 - 85. В соответствии с этими правилами и водогрейные котлы положено устанавливать в отдельном несгораемом здании или в помещениях, прилегающих к производственным зданиям, но отделенных от них капитальной огнестойкой стеной. Внутри производственных помещений допускается установка прямоточных котлов при условии:

(t - 100)V < 100

где t - температура насыщенного пара при рабочем давлении,°С; V - объем воды в котле, м3.
В производственных зданиях, примыкающих к жилым помещениям, но отделенных от них капитальной стеной, разрешается установка котлов, у которых:

(t - 100)V < 5

При этом помещения, в которых установлены паровые и водогрейные котлы, должны отвечать требованиям противопожарного и строительного проектирования промышленных предприятий и населенных мест (СанПиН 11-2-80), Санитарным нормам проектирования промышленных предприятий (СН-245 - 71) и Правилам устройства и безопасности эксплуатации паровых и водогрейных котлов.
Установленные в помещении котлы должны отстоять от стены на расстоянии 3 м при работе на твердом топливе и на 2 м при работе на жидком топливе или газе. Ширина прохода между котлами допускается не менее 1 м.
Пол в котельной должен быть бетонным. В помещении котельной площадью 200 м2 должна быть одна входная дверь, а площадью более 200 м2 - две двери. Двери должны открываться наружу и не иметь запоров изнутри. Помещение котельной должно вентилироваться, контрольные приборы должны иметь индивидуальное освещение.
Администрация хозяйства обязана принять меры к подготовке квалифицированных кочегаров (обучение на специальных курсах)J Через каждые 12 мес, а также при переходе кочегара с одного предприятия на другое или при переводе на обслуживание котлов других типов следует проводить проверку его знаний.
Кочегар должен внимательно следить за показанием манометра и немедленно принимать меры в случае повышения давления в котле. При обслуживании водогрейных котлов он обязан наблюдать за показанием термометра и не допускать повышения температуры воды сверх 95 °С путем регулирования процесса горения в топке. В целях проверки водоуказательного устройства кочегар за смену должен 2...3 раза продуть водяные трубки, открывая верхний и нижний краники, а также принудительным подъемом предохранительных клапанов и убедиться в их исправности. Особо внимательно нужно следить за уровнем воды в котле.
При возникновении аварийного состояния следует немедленно оповестить администрацию и принять меры к приостановке работы котла.
В последнее время все больше применяют котлы, работающие на жидком топливе или газе. В устройстве для подачи жидкого топлива возможно его подтекание из форсунки, в результате чего топливо скапливается в топке, частично испаряется и при разжигании топки котла может взорваться.
Требуется строго соблюдать правила техники безопасности при газовом питании котлов. В таких установках надо внимательно следить за исправностью вентилей и кранов. При неисправности запорного устройства газ может накопиться в топке и дымоходе и, соединившись с кислородом воздуха, образовать взрывчатую смесь.
При разжигании топки котла сначала следует проверить топку, а затем поднести к горелке факел (запальную горелку) и тогда только открыть запорное устройство в газопроводе. Невыполнение этих правил неизбежно приведет к взрыву.
На каждом паровом котле установлен манометр, сообщающийся с паровым пространством котла, а для контроля воды - один водоуказательный прибор и два пароводопробных крана: один в паровом, другой в водяном пространстве котла. На паровых котлах марки KB установлены два грузовых предохранительных клапана, один из которых контрольный. Предохранительные клапаны отрегулированы таким образом, чтобы выпускать лишний пар при превышении рабочего давления более чем на 9,8 кПа для котлов низкого давления; на 19,6 кПа (контрольный клапан) и на 30 кПа (рабочий клапан) для котлов с рабочим давлением до 1,3 МПа.
Котел-парообразователь низкого давления Д-721А оборудован паровым манометром, водоуказательным стеклом, двумя водопробными кранами, двумя предохранительными клапанами и выбросными трубами, запорной, продувочной и прочей арматурой. Уровень воды в котле изменяют автоматически с помощью регулятора уровня, включающего и выключающего питательный насос. Котел оснащен также автоматом защиты по уровню, который отключает подачу топлива к форсунке при аварийном понижении уровня воды. При внезапном срыве пламени форсунки подача топлива в топку немедленно прекращается автоматом защиты по горению.
Для питания паровых котлов следует устанавливать не менее двух питательных насосов с подачей каждого не менее 120 % номинальной потребности всех одновременно действующих котлов.
В котельной на видном месте должна быть вывешена инструкция по технике безопасности при эксплуатации котлов.
На каждом водогрейном котле или трубопроводе горячей воды между котлом и запорным устройством устанавливается манометр, а на трубопроводах для входа и выхода воды - термометры.
На животноводческих фермах наибольшее распространение получили автоматические электронагреватели ВЭТ-200 и ВЭП-600. Причинами травматизма при эксплуатации этих водонагревателей являются неумелая их эксплуатация, неправильный монтаж, несоблюдение правил техники безопасности, бездействие приборов.
Безопасность работы с электрическими водонагревателями обеспечивается исправностью теплового реле с ртутным переключателем, предохранительного и обратного клапанов и термометра; целостностью многоканальных изоляторов из талькошамота; надежностью запорного вентиля и спускного крана; заземлением корпуса водонагревателя и кожуха пусковых устройств; заключением кабеля (или провода), соединяющего пускатель с нагревающими элементами внутри помещения, в металлическую трубу диаметром 1"; использованием рубильников и предохранителей только закрытого типа.
Для предотвращения выноса электрического потенциала из водонагревателя необходимо между водопроводной трубой и входным патрубком, а также между выходным патрубком водонагревателя и потребителем монтировать резиновую трубку длиной не менее 1 м.
Эксплуатация самодельных водонагревателей категорически запрещается.
Предыдущая Вперед

Какой паровой котел выбрать?

Паровой котел высокого давления Viessmann Vitomax 200-HS с экономайзером

Паровой котел Viessmann Vitomax 200-HS в комплекте с экономайзером (теплообменник отходящих газов/воды) – эффективное решение задачи по обеспечению объектов паром высокого давления.

Использование экономайзера позволяет увеличить КПД до 95%. Подобрать необходимую модель теплообменника возможно только после получения детальных данных о проектируемой инженерной системе. После этого можно будет определить эксплуатационные и конструктивные параметры экономайзера.

Остановимся немного подробнее на принципе работы теплообменника, установленного в парогенератор.

Главная задача экономайзера в паровом котле – повышение температуры питательной воды по, так называемой, «сухой технологии» (без конденсации паров). Для этого охлаждение отходящих газов производится при температурах превышающих точку росы. При этом процессе необходим постоянный контроль температуры уходящих газов, чтобы, в случае необходимости, отправить их в дымовую трубу минуя экономайзер.

Обязательным условием работы парового котла с теплообменником уходящих газов является плавное регулирование уровня воды.

При соблюдении всех правил эксплуатации прирост КПД составляет 4,5-5%. Это значительно сократить время окупаемости отопительного оборудования и снизит затраты на топливо.

В комплект поставки парогенератора с экономайзером входит трубопровод питательной воды с теплоизоляцией и газоотводный колпак для монтажа на месте эксплуатации.
Дополнительная информация о парогенераторе Vitomax 200-HS

Производительность 0,5 – 25т/ч;
Использует жидкое и газообразное топливо;
Котел с большим водяным наполнением;
Потери тепла минимизированы за счет установки круговой теплоизоляции.

Паровые котлы Vitomax 200-HS поставляются со смонтированной проходной площадкой. Это значительно упрощает монтаж и дальнейшее техническое обслуживание парового котла. По желанию заказчика, могут быть установлены площадка котла и лестница.

Правильная эксплуатация и уход за паровым котлом

Цель ухода за котлом состоит в своевременном, безопасном и выгодном (в смысле сбережения топлива и сохранения котла для более продолжительной службы) изготовления пара. Для безопасности от взрыва и предохранения котла от преждевременной порчи необходимо не только не допускать чрезмерного повышения давления пара в котле и поддерживать уровень воды на надлежащей высоте, но и постоянно следить за исправным состоянием стенок котла, так как стенки эти, а также заклепочные швы и головки заклепок, находясь под действием огня и вредных примесей, содержащихся в воде и топливе, подвержены различного рода разъеданиям, как внутри котла, так и снаружи; кроме того не следует допускать слишком сильных или слишком быстро происходящих нагреваний и охлаждений котла; в особенности местных, сильно вредящих его прочности.

Для выгодного изготовления пара необходимо постоянно заботиться о возможно полном и совершенном сжигании топлива, доставлением в топку потребного для горения количества воздуха и надлежащим перемешиванием его с топливом; для сего требуется пропускать воздух снизу, сквозь слой топлива, а не над ним; кроме того следует довольно часто прочищать колосниковую решетку, сквозь которую протекает воздух, от засоряющих ее шлаков и золы, своевременно и умело забрасывать в топку топливо, заботясь о равномерном распределении горючего по всей площади решетки; при заброске топлива и шуровке (прочистке решетки) должно по возможности быстро закрывать топочные дверцы, для устранения излишнего притока холодного воздуха над слоем топлива, так как при этом сильно охлаждаются стенки котла; далее, должно устранять препятствия движению газов в дымоходах, очищая последние от скоплений золы и налетов сажи на стенках, и умело управлять тягой в дымовой трубе, посредством надлежащего подъема или опускания заслонки (задвижки) в боров; необходимо также очищать стенки котла от плотно пристающей к ним накипи или котельного камня, отлагающегося вследствие выпаривания из воды различных растворенных в ней солей, в особенности солей кальция и магния.

Накипь - очень дурной проводник тепла и потому весьма сильно препятствует протеканию теплоты в воду сквозь стенки котла; накипь не только понижает полезное действие котла, но нередко является причиной раскаления его стенок, отчего происходят выпучивания (отдушины) и даже трещины в них (подробнее см. Накипь). Влияние кочегара на полезное действие котла достаточно подтверждается результатами конкурсов или состязаний кочегаров, производившихся за границей и в СПб.

Основываясь на результатах конкурсов, Бельгийское общество владельцев котлов ввело систему обучения кочегаров на месте, посредством посылаемого по заводам опытного странствующего кочегара (chauffeur-instructeur, Lehrheizer); сравнение его работы с работой кочегаров до обучения - нередко обнаруживало сбережение до 25 % в расходе горючего. На состязаниях кочегаров, на которые являются обыкновенно люди опытные в своем деле, выяснилось также, что их ошибки "оказывают тем меньшее влияние на результаты работы, чем лучше система котла, т. е. чем больший он дает коэффициент полезного действия" (Депп, "Результаты состязаний кочегаров").

VI. Взрывы паровых котлов. Под взрывом разумеют обыкновенно внезапное и довольно значительное разрушение всего котла или некоторых его частей; впрочем, точное знание этого термина до сих пор еще не установлено. Взрывы нередко сопровождаются гибелью людей и разрушением котельного помещения, иногда вместе с соседними постройками. Особенной разрушительностью взрывов отличаются котлы с большим содержанием воды.

Хотя появление значительной трещины и производит в них понижение давления пара, но вместе с тем вызывает почти внезапное выделение весьма значительного количества паров из воды вследствие того избытка теплоты в ней, который соответствует разности температур кипения для прежнего и нового, пониженного, давления пара. Каждый кубический метр воды, при понижении давления на одну атмосферу, доставляет показанное в прилагаемой таблице число кубических метров пара (таблица вычислена по данным Цейнера ; искомый объем z = (qo - q)/r ∙ (u + σ)/σ, где σ = 0,001; вычисление по адиабате: z = (τo - τ)T/r ∙ (u + σ)/σ, дает те же результаты).

В котлах цилиндрических, простых и с внутренними (жаровыми) трубами, на каждый погонный метр длины котла приходится примерно от 0,5 до 2 куб. м воды; а длина достигает 7 - 10 и более м. Отсюда видно, как велик может быть объем выделяющегося из воды пара при понижении давления на одну атмосферу; для котла, содержащего 10 куб. м воды, объем выделяющегося пара будет 52 куб. м (около 5 1/3 куб. саж.) при 5 атмосферах и 228 куб. м (около 23,5 куб. саж.) при двух атмосферах давления в котле по манометру. Большое содержание воды является, однако, и по той же причине, огромным достоинством во время исправной службы котла. Большой запас воды служит прекрасным регулятором теплоты, не допуская сколько-нибудь быстрых и значительных колебаний давления пара и неравномерности в его изготовлении, даже при весьма переменном расходовании пара.

При внезапном увеличении расхода недостающий пар тотчас же выделяется из воды, а при уменьшении или прекращении расхода большая часть теплоты огня идет на нагревание воды, не повышая значительно и быстро давления пара в котле. Но когда прежде всего от котла требуется возможно быстрое разведение паров, как например от котлов пожарных насосов (помп), то следует обращаться к типам котлов с очень малым содержанием в них воды. Причины взрывов могут быть весьма разнообразны. На них в настоящее время пролит яркий свет трудами правительственных инженеров и многочисленных заграничных обществ надзора за котлами, из которых первое возникло в Англии в 1855 г., по почину Ферберна (Fairbairn), под наименованием: "Манчестерское общество потребителей пара" (Manchester Steam Users Association).

Постоянно производимые правительствами и упомянутыми обществами исследования над причинами взрывов обнаружили с полной несомненностью, что огромное большинство взрывов происходит от одной или нескольких из следующих причин: дурного устройства котла, чрезмерной его изношенности и плохого ухода за котлом.

Дурное устройство заключается: в непрочности котельных листов, по недостаточности толщины или вследствие плохого материала; в дурной склепке котла и вообще неумелой котельной работе при изготовлении котла; в отсутствии надлежащих скреплений; в ошибочном расположении частей; в недостаточности приспособлений для питания котла водой и проч. Чрезмерная изношенность может происходить или от слишком продолжительной службы котла, или от отсутствия своевременного ремонта (починки) котла, в случаях напр. порчи его стенок от разъедания и других причин.

Плохой уход состоит в допущении: чрезмерного повышения давления пара, чрезмерного понижения уровня воды, значительного образования накипи; в недостаточном надзоре за исправным состоянием стенок котла и дымоходов и проч.

Весьма сомнительны и мало вероятны предположения о возможности взрывов вследствие образования гремучей смеси внутри котла от диссоциации воды, т. е. ее разложения на составные части: водород и кислород, или от случайно происшедшего сфероидального ее состояния, или наконец по причине перегрева воды. Образование гремучей смеси в дымоходах иногда бывало причиной взрыва, равно как и пожар в котельном помещении.

котел паровой высокого давления