imported>Elrond1 2eleven: отклонено последнее 1 изменение от 109.252.112.25: откуда это известно?

2025-11-17T16:18:53Z

отклонено последнее 1 изменение от 109.252.112.25: откуда это известно?

Новая страница

[[Файл:Flammrohrrauchrohkessel.jpg|thumb|Паровой котёл]]

'''Паровой котёл''' — [[Котёл (техника)|котёл]], предназначенный для генерации [[насыщенный пар|насыщенного]] или [[перегретый пар|перегретого]] [[пар]]а, или пара [[Сверхкритическая жидкость|сверхкритических параметров]]. Может использовать энергию [[Топливо|топлива]], сжигаемого в своей [[Топка|топке]], [[Электрическая энергия|электрическую энергию]] ([[Электрический котёл|электрический паровой котёл]]) или утилизировать теплоту, выделяющуюся в других установках ([[Котел-утилизатор|котлы-утилизаторы]]).

== История ==
Первым котлом для производства пара можно считать котёл [[герон]]ова [[Геронов шар|эолипила]] (I в. н. э.). [[Папен, Дени|Дени Папен]] в конце XVII в. изобрёл и впервые применил [[предохранительный клапан]]. Практически значимое применение паровых котлов начинается с конденсационного насоса [[Севери, Томас|Томаса Севери]], изобретённого в XVIII в., и [[Атмосферическая машина|атмосферной машины]] [[Ньюкомен, Томас|Ньюкомена]].

=== Ранние котлы с малой поверхностью обогрева<ref name=":0">{{БСЭ1|Котлы паровые|34}}</ref> ===
[[Файл:БСЭ1 КП1 Котел Ньюкомена.png|мини|Котёл Ньюкомена (БСЭ)]]
Котёл машины Ньюкомена представлял собой сосуд формы, близкой к шарообразной, диаметром около трёх метров (10 футов), с выпуклым изнутри днищем, образовывавшим свод топки. Таким образом, днище котла обогревалось пламенем и [[Тепловое излучение|излучением]], а боковые стенки — горячими продуктами горения, проходившими по каналам кирпичной [[Обмуровка|обмуровки]]. Уже в этом котле, таким образом, можно найти радиационные и конвекционные поверхности теплообмена. Машина Ньюкомена использовала насыщенный пар под атмосферным давлением, ни большой паропроизводительности, ни прочности от котла не требовалось, и он изготовлялся из меди. Котёл оснащался выпускным краном и предохранительным клапаном.

Уатт, подняв давление пара в своих машинах до 1,5 атм. и более, перешёл к коробчатым котлам, стянутым внутри для противодействия распору. Для удешевления котлы стали производить из железа. Обогревались они по-прежнему снаружи.

=== Котлы с жаровыми трубами<ref name=":0" /> ===
[[Файл:БСЭ1 КП3 Ланкаширский котел.png|мини|Ланкаширский котёл с двумя жаровыми трубами (БСЭ)]]
Для увеличения поверхности обогрева и, соответственно, паропроизводительности, котлы стали пронизывать одной («[[Корнуолл|корнваллийские]] котлы», [[Тревитик, Ричард|Тревитик]], 1815) или двумя и тремя («[[Ланкаширский котёл|ланкаширские]] котлы», [[Фейрберн, Уильям|Фейрберн]], 1845) широкими жаровыми трубами, увеличивая поверхность теплообмена. Рост давления до 6 атм. и более привёл к переходу на цилиндрические котлы, склёпанные из листового железа. Малоуглеродистая пластичная сталь ([[Марки стали|сталь 1]]) позволяла успешно справляться с локальными перегревами. Отвод продуктов горения из жаровых труб под котлом позволял получить дополнительную кипятильную поверхность и поднять паропроизводительность, отвод над котлом — несколько подсушить и [[Перегретый пар|перегреть]] насыщенный пар. Котлы ланкаширского типа, с горизонтальными и вертикальными жаровыми трубами, активно применялись более 100 лет, и изредка до сих пор применяются в маломощных силовых и паропроизводящих установках. Разновидностью корнваллийского котла вертикального типа можно считать [[самовар]].

=== Котлы с дымогарными трубами<ref name=":0" /> ===
Котлы с многочисленными узкими дымогарными трубами разработаны для первых успешных паровозов, первым был спроектированный Бутом котёл с 20-ю трубами для паровоза [[Стефенсон, Джордж|Стефенсона]] «[[Ракета (паровоз)|Ракета]]». Для паровоза «Планета» Стефенсон применил усовершенствованный котёл, в котором вода окружала и топку, таким образом, использовалась не только конвекционная, но и радиационная поверхность обогрева, паропроизводительность котла возросла. Без принципиальных изменений котлы со многими дымогарными трубами использовались на паровозах до заката паровой эпохи на железных дорогах.

Устройством в ланкаширском котле тонких дымогарных труб после широких жаровых Стивенс создал тип котла, широко использовавшийся в морских паросиловых установках.

=== Водотрубные котлы<ref name=":0" /> ===
Дальнейший рост давления в крупных паросиловых установках ограничивался [[Взрыв котла|прочностью корпуса котла]]. Чтобы обойти эту проблему, а также развить поверхность обогрева ещё сильнее, были изобретены водотрубные котлы барабанного типа. В них парообразование происходит в трубах, омываемых потоком горячих газов (конвекционная поверхность) или обогреваемых излучением пламени в топке (радиационная поверхность). Большой цилиндрический корпус уступает место одному или нескольким небольшим барабанам, в которых вода отделяется от пара. Циркуляция в котле происходит либо [[Конвекция|естественно]], за счёт разности [[Удельный вес|удельных весов]] воды в опускных трубах и водо-паровой смеси в подъёмных, либо искусственно, при помощи насосов. При давлениях до 30 атм. применяются сварные барабаны толщиной стенки {{Число|30|мм}}, для более высоких давлений — цельнотянутые барабаны. При этом в стальной цилиндрической заготовке на [[Гидравлический пресс|прессе]] прошивают центральное отверстие, а затем, также на прессах, [[Ковка|расковывают]] барабан толщиной стенки {{Число|100|мм}} и более. Концы барабана суживают до размеров люков обслуживания. Трубы используются [[Труба (изделие)|бесшовные]].

В котлах появляются пароперегреватели (чтобы избежать конденсации пара в турбине при его расширении и охлаждении), а в конце дымового хода устанавливают [[экономайзер]]ы для подогрева питательной воды.

Типов барабанных водотрубных котлов множество (завода Бабкок и Вилькокс с одним барабаном, многобарабанные модификации [[Котёл Стерлинга|котлов Стерлинга]], котлы Ла Монта с принудительной циркуляцией и др.)

==== Прямоточные котлы<ref name=":0" /> ====
Являются дальнейшим развитием водотрубных котлов с принудительной циркуляцией, когда от многократной циркуляции отказались вовсе: питательная вода входит в котёл под рабочим давлением, создаваемым насосом, и по мере прохождения по трубам нагревается и полностью испаряется. Система обладает высокими удельными характеристиками, но требует насоса высокого давления и совершенной системы [[Водоподготовка|водоподготовки]], поскольку не имеет барабанов, в которых обычно оседают [[Шлам|грязь]] и [[накипь]].

== Теория котла<ref name=":0" /> ==
[[Файл:БСЭ1 КП19 Рабочая характеристкика котла.png|мини|350x350пкс|Рабочая характеристика котла (БСЭ)]]
Основными технико-экономическими показателями работы котла являются:

* его [[Коэффициент полезного действия|КПД]] (отношение теплоты, унесённой с паром, к теплоте, развитой при сжигании топлива),
* удельная паропроизводительность в кг/час с {{Число|1|м²}} поверхности теплообмена,
* удельные капитальные затраты на паропроизводительность {{Число|1|т/час}}.

Наиболее наглядно работа котла может быть проанализирована по его рабочей характеристике, которая показывает теплообмен в котле на разных участках его рабочей поверхности. Характеристика показывает, что чем ближе к топке находится квадратный метр поверхности теплообмена, тем бо{{Ударение}}льший тепловой поток проходит сквозь неё (поскольку разница температур между газами и водой в котле больше). На участках в конце дымохода, с небольшой разностью температур газов и воды, для получения того же количества теплоты необходимы бо{{Ударение}}льшие поверхности теплообмена, таким образом, не всегда котёл с наибольшим КПД является экономически наиболее целесообразным: порой желание добрать последние несколько процентов теплоты газов обходится слишком дорого. Поэтому в конце дымоходов устраивают экономайзеры для подогрева питательной воды и воздухоподогреватели, но не дорогостоящие испарительные поверхности.

== Классификация ==
По назначению:
* Энергетические паровые котлы — предназначены для производства [[Водяной пар|пара]], использующегося в [[Паровая турбина|паровых турбинах]].
* Промышленные паровые котлы — вырабатывают пар для технологических нужд, так называемые «промышленные [[парогенератор]]ы».
* Паровые [[Котел-утилизатор|котлы-утилизаторы]] — используют для получения пара [[вторичные энергетические ресурсы]] — теплоту горячих газов, образующихся в технологическом цикле. Энергетические котлы-утилизаторы в составе [[Парогазовая установка|ПГУ]] используют теплоту уходящих газов [[Газотурбинная установка|ГТУ]].

По относительному движению теплообменивающихся сред (дымовых газов, воды и пара) паровые котлы могут быть подразделены на две группы:
* [[Котёл газотрубный|газотрубные (жаротрубные, дымогарные) котлы]]
* [[Котёл водотрубный|водотрубные котлы]]
Водотрубные котлы по принципу движения воды и пароводяной смеси
подразделяются на:
* барабанные (с {{нп4|Естественная циркуляция|естественной||Natural circulation}} и принудительной [[Циркуляция|циркуляцией]]: за один проход по испарительным поверхностям испаряется лишь часть воды, остальная возвращается в барабан и проходит поверхности многократно)
* прямоточные (среда между входом и выходом котла движется последовательно, не возвращаясь)
В водотрубных парогенераторах внутри труб движется вода и пароводяная смесь, а дымовые газы омывают трубы снаружи. В России в [[XX век]]е преимущественно использовались [[Котёл водотрубный|водотрубные]] котлы [[Шухов, Владимир Григорьевич|Шухова]]. В газотрубных, наоборот, внутри труб движутся дымовые газы, а теплоноситель омывает трубы снаружи.

По типу топочных устройств паровой котёл подразделяется на:

* Слоевые топки
** с плотным слоем
** с кипящим слоем
* Камерные топки
** факельные прямоточные
** циклонные.

По виду сжигаемого топлива подразделяются на:

* Паровые котлы, работающие на газообразном топливе.
* Паровые котлы, работающие на твёрдом топливе.
* Паровые котлы, работающие на жидком топливе (мазуте или солярке).
* Паровые котлы, работающие на электрической энергии.

Котлы с камерной конструкцией топки работают на пылевидном топливе, в то время как со слоевой конструкцией сжигают твёрдое топливо.

=== Обозначения ===
Согласно [http://gost.stroysss.ru/gost/8527_3619-89.html ГОСТ 3619-89] {{Wayback|url=http://gost.stroysss.ru/gost/8527_3619-89.html |date=20120605231735 }}, стационарные паровые котлы имеют следующую структуру обозначения:{{Начало скрытого блока|Заголовок=Тип-D-P-T-FOН|Выравнивание_заголовка=left|Ссылка=left|Стиль заголовка=font-family:monospace;font-size:12pt;}}
;Тип:
* Пр — с принудительной [[Циркуляция|циркуляцией]] (вода из барабана подаётся в испарительные поверхности специальными [[Циркуляционный насос|насосами]]);
* Прп — с принудительной циркуляцией и [[Промежуточный перегрев пара|промежуточным перегревом пара]];
* Е — с естественной циркуляцией (под действием разности [[Плотность|плотностей]] воды и пара);
* Eп — с естественной циркуляцией и промежуточным перегревом пара;
* П — прямоточные;
* Пп — прямоточные с промежуточным перегревом пара;
* К — с комбинированной циркуляцией (в одних поверхностях естественная, в других принудительная);
* Кп — с комбинированной циркуляцией и промежуточным перегревом пара.
;D:Паропроизводительность котла, [[Тонна|т]]/[[час|ч]].
;P:[[Давление]] на выходе из котла, [[МПа]] (ранее часто указывалось в [[СГС|кгс/см²]])
;T:[[Температура]] на выходе из котла, [[°C]] (для котлов, генерирующих [[насыщенный пар]], не указывается). Если температура после промперегрева отличается от температуры первичного пара, она указывается через дробь.
;F:Вид топлива (если топка не [[Слоевая топка|слоевая]]):
* К — [[каменный уголь]] и [[полуантрацит]] ([[тощий уголь]]);
* А — [[антрацит]], антрацитовый [[штыб]] ([[шлам]]);
* Б — [[бурый уголь]], лигниты;
* С — [[Горючий сланец|сланцы]];
* М — [[мазут]];
* Г — [[природный газ]];
* О — [[отходы]], [[мусор]];
* Д — другие виды топлива.
;O:Тип [[Топка|топки]] (для газомазутных не указывают, кроме «В»):
* Т — [[камерная топка]] с твердым [[шлакоудаление]]м;
* Ж — камерная топка с жидким шлакоудалением;
* Р — [[слоевая топка]] (решетка);
* В — [[вихревая топка]];
* Ц — [[циклонная топка]];
* Ф — топка с [[Кипящий слой|кипящим (флюидизированным) слоем]] (стационарным и [[Циркулирующий кипящий слой|циркулирующим]]);
* И — иные виды топок, в том числе двухзонные.
;Н:"Н", если котёл под [[наддув]]ом.
{{Конец скрытого блока}}

Параметры котла по возможности подбираются по стандартному ряду. После обозначения по ГОСТ может писаться в скобках заводская марка, например, Е-75-3,9-440БТ ([[Белгородский котельный завод|БКЗ]]-75-39ФБ).

== Барабанные котлы ==
[[Файл:Zwangsumlaufkessel.jpg|thumb|Циркуляция воды в барабанном котле с принудительной циркуляцией 1 Питательный насос 2 Экономайзер 3 Подъемные трубы 4 Опускные трубы 5 Барабан 6 Пароперегреватель 7 В турбину 8 Циркуляционный насос]]
Вода, подаваемая в котёл питательным насосом (например, [[Паровой инжектор|паровым инжектором]]), пройдя [[экономайзер]], попадает в [[Барабан стационарного котла|барабан]] (находится вверху котла), из которого под действием силы тяжести (в котлах с естественной циркуляцией) попадает в опускные необогреваемые трубы, а затем в подъёмные обогреваемые, где происходит парообразование (подъёмные и опускные трубы образуют циркуляционный контур). Из-за того, что плотность пароводяной смеси в экранных трубах меньше плотности воды в опускных трубах, пароводяная смесь поднимается по экранным трубам в барабан. В нём происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду. Вода заново идёт в опускные трубы, а [[насыщенный пар]] уходит в [[пароперегреватель]]. В котлах с естественной циркуляцией кратность циркуляции воды по циркуляционному контуру — от 5 до 50 раз. Котлы с принудительной циркуляцией оснащены насосом, который создаёт [[Напор (гидродинамика)|напор]] в циркуляционном контуре. Кратность циркуляции составляет 3—10 раз<ref name=":0" />. Котлы с принудительной циркуляцией на территории постсоветского пространства распространения не получили. Барабанные котлы работают при давлении меньше критического.

== Прямоточные котлы ==
[[Файл:Bensonkessel.jpg|thumb|Циркуляция воды в прямоточном котле 1 Питательный насос 2 Экономайзер 3 Испарительные трубы 6 Пароперегреватель 7 В турбину]]
Прямоточные котлы не имеют барабана. Через испарительные трубы вода проходит однократно, постепенно превращаясь в пар. Зона, где заканчивается парообразование, называется переходной. После испарительных труб пароводяная смесь (пар) попадает в пароперегреватель. Очень часто прямоточные котлы имеют промежуточный [[пароперегреватель]]. Прямоточный котёл является разомкнутой гидравлической системой. Такие котлы работают не только на докритическом, но и на [[Критическое давление|сверхкритическом давлении]].

== Автоматизация котлов ==
Котлоагрегат представляет технически сложное устройство, содержащее множество систем регулирования. Для надёжной и экономичной работы котла необходимо поддерживать на должном уровне множество технологических параметров:

* Система тепловой нагрузки котлоагрегата:
** процесс горения в топке;
** подачу воздуха в топку котла;
** разрежение в топке;
* Система регулирования температуры перегретого пара;
* Система регулирования питания котлоагрегата<ref>{{Книга |автор=Лезин В.И., Липов Ю.М., Селезнев М.А., Сыромятников В.М. |заглавие=Пароперегреватели котельных агрегатов |место=М. |год=1965 |страниц=290}}</ref>.
Регулирование питания паровых котлов осуществляется исходя из принятого максимально допустимого отклонения уровня воды в барабане ±100 мм от среднего значения. Снижение уровня может привести к нарушениям питания и охлаждения водоподъёмных труб. Повышение уровня может привести к снижению эффективности внутрибарабанных устройств. Перепитка барабана и заброс частиц воды в турбину может явиться причиной тяжёлых механических повреждений ротора и лопаток.

Автоматический регулятор должен обеспечивать постоянство среднего уровня воды в котле независимо от нагрузки и других возмущающих воздействий. В переходных режимах изменение уровня может происходить довольно быстро, поэтому регулятор питания для обеспечения малых отклонений уровня должен поддержать постоянство соотношения расходов питательной воды и пара. Эту задачу выполняет трёхимпульсный регулятор.

Система автоматического регулирования уровня, совмещающая принципы регулирования по отклонению и возмущению, получила наибольшее распространение на мощных барабанных котлах. Регулятор перемещает клапан при появлении сигнала дисбаланса между расходами питательной воды Дпв и пара Дпп. Кроме того, он воздействует на положение питательного клапана при отклонениях уровня от заданного значения.

Химический состав воды, циркулирующей в барабанных котлах, оказывает существенное влияние на длительность их безостановочной и безремонтной кампаний. К основным показателям качества котловой воды относятся общее солесодержание и избыток концентрации фосфатов. Поддержание общего солесодержания котловой воды в пределах нормы осуществляется с помощью непрерывной и периодической продувок из барабана в специальные расширители. Потери котловой воды с продувкой пополняются питательной водой в количестве, определяемом уровнем воды в барабане<ref>{{Статья|автор=М.А. Трушников|заглавие=Исследование систем автоматического регулирования питания барабанных котлов|ссылка=|язык=|издание=Волжский политехнический институт ВолГТУ|тип=|год=2014|месяц=|число=|том=|номер=|страницы=|issn=}}</ref>.

== См. также ==
* [[Водогрейный котёл]]
* [[Котёл отопительный]]
* [[Котёл водотрубный]]
* [[Котёл газотрубный]]
* [[Взрыв котла]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* {{Книга |заглавие=Энергетические установки электростанций |автор=Э. П. Волков, В. А. Ведяев, В. И. Обрезков |ответственный=Под ред. Э. П. Волкова. |место=М. |издательство=Энергоатомиздат |год=1983 |страниц= 280}}
* {{Книга |заглавие=[[Советский энциклопедический словарь]] |место=М. |издательство=«[[Советская энциклопедия]]» |год=1990}}
* [https://web.archive.org/web/20100411035840/http://www.nchkz.ru/lib/25/25849/index.htm ГОСТ 23172-78*. Котлы стационарные. Термины и определения].

{{нет сносок|дата=2012-01-24}}

{{Библиоинформация}}

{{Энергетика}}

[[Категория:Устройство паровоза]]
[[Категория:Тепловые электростанции]]
[[Категория:Отопительная техника]]

Паровой котёл - История изменений

imported>Elrond1 2eleven: отклонено последнее 1 изменение от 109.252.112.25: откуда это известно?