Waterpijpketel: apparaat, werkingsprincipe in industriële energie

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Boilerwaterverwarmingsapparatuur wordt veel gebruikt in de industrie, waar de hoge prestaties van generatorsets worden gewaardeerd. Dergelijke eenheden worden voornamelijk gebruikt voor technologische operaties - bijvoorbeeld om stoom te genereren door water te verdampen. Maar de mogelijkheid van huishoudelijk gebruik is niet uitgesloten, als het nodig is om de warmwatervoorziening voor meerdere grootverbruikers te organiseren. Een van de meest geoptimaliseerde ontwerpen van stoomgeneratoren is het ontwerp van de waterbuis. Een ketel van dit type doet niet onder voor veel analogen in termen van output per tijdseenheid, maar het ontwerp veroorzaakt veel beperkingen bij het gebruik in krappe omstandigheden.

Eenheid apparaat

Het meest voorkomende ontwerp met twee trommels (verzamelaars) aan de basis. Dit zijn metalen tanks die met elkaar zijn verbonden door buizen van verschillendediameters. Een verplicht onderdeel is ook een verbrandingskamer of een oven die thermische energie opwekt. Andere ontwerpelementen zijn:

• Brandstoftoevoerleiding (meestal vloeibaar).
• Circulatiecommunicatie voor water.
• In- en uitlaten voor water.
• Uitlaat voor waterafvoer.
• Scheidingswanden (als we het hebben over een gesloten ketelsysteem in een beschermhoes).
• Schoorsteen.
• Stoomscheider.

De meeste structurele elementen van de waterpijpketel zijn gemaakt van een hittebestendige staallegering. Er zijn ook gietijzeren modellen, maar deze kunnen worden gebruikt als de bedrijfsomstandigheden de installatie van zware eenheden toestaan. Buis- en beslagelementen kunnen ook deels gemaakt worden op basis van brandwerend keramiek, wat praktischer is dan metaal. Het venster van de vuurhaard en een aantal andere mogelijke observatiegebieden zijn gemaakt van hittebestendig gehard glas.

Extra structurele elementen

Optioneel kan de ketel extra apparaten bevatten die de mogelijkheden en het gebruiksgemak van de apparatuur vergroten. Onder hen kunnen de volgende apparaten worden opgemerkt:

• Oververhitter. Ontworpen om de stoomtemperatuur te verhogen tot 100 °C en hoger. Op zichzelf is het ontwerp van waterbuisunits niet bedoeld om het temperatuurregime van stoom op bepaalde waarden te brengen. Het werkpunt is in de regel juist het effect van verdamping. Aan de andere kant, convectieoververhitters kunnen, afhankelijk van het model, de temperatuur van het uitlaatmengsel op 500 °C brengen, wat nodig kan zijn bij sommige technologische bewerkingen in de productie.
• Ontvochtiger. Ook een stoombereiding die het uitdroogt door overtollig vocht te verwijderen.
• Stoomaccumulator. Als de waterpijpketel de belastingen niet aankan of integendeel de stoomkamer met minimale volumes vult, zal dit apparaat helpen om de bedrijfsmodus in evenwicht te brengen. De accumulator neemt of pompt stoomstromen in het systeem indien nodig.
• Apparaat voor waterbehandeling. Water, als bron van opwekking, heeft ook een passende behandeling nodig. Een speciaal filtersysteem vermindert bijvoorbeeld het volume opgeloste zuurstof, verwijdert zouten en ongewenste chemicaliën.
• Vandaag de dag wordt het steeds minder gebruikelijk om zonder automatische besturingen te doen, maar worden ze ook standaard met apparatuur geleverd. U kunt alleen een uitgebreide set instrumenten aanschaffen waarmee u de parameters van druk, temperatuur, vochtigheid, enz. volledig kunt bewaken.

Werkingsprincipe

In de beginpositie zijn twee vaten gevuld met water - een volledig (water) en de tweede (stoom) helft. In de tweede collector is aan de binnenkant een scheidingsmembraan aangebracht dat water en stoom scheidt. Deze grens wordt de verdampingsspiegel genoemd. Het werkproces begint vanaf het moment dat de vuurhaard wordt ontstoken, die is aangesloten op een warmtewisselaar in de vorm van een buizenstelsel met circulerend water. Heet water komt de eerste trommel binnen,voldoende volume behouden.

Tegelijkertijd begint het proces van vloeistofverdamping in de stoomkop van de waterpijpketel. Het werkingsprincipe van de unit is gebaseerd op convectieve warmte-uitwisseling, die in een natuurlijke non-stop modus kan worden uitgevoerd. Koud water uit het centrale watertoevoersysteem passeert het basisfiltratieniveau, komt vervolgens in het warmtewisselingssysteem en wordt naar de verwarmingstrommel geleid. Verder vult de vloeistof, afhankelijk van de verdampingssnelheid, geleidelijk het vulniveau van de stoomcollector aan. Stoom wordt op zijn beurt ofwel door de schoorsteen afgevoerd of komt in de proceszone voor verder gebruik.

Verschillen met vlampijpketel

Het verschil tussen deze units ligt in de configuratie van de plaatsing van de verbrandingskamer of, in principe, de bron van thermische energie ten opzichte van de warmtewisselaar en de watertank. Ten eerste is stoomopwekking helemaal niet nodig. De vlampijpketel werkt voornamelijk voor verwarming met water en biedt de functie van het tapwatersysteem. Ten tweede bevindt de oven zich in dergelijke ketels in het midden van de constructie en zijn de containers met watercirculatiecircuits van toegepaste aard. Ze staan in contact met de warmtewisselaar op het buitenoppervlak van de constructie.

Maar dit is niet het enige verschil tussen vlampijpketels en waterpijpketels. Het verschil zit ook in het reguleren van het warmtewisselingsproces. Het ontwerp van de waterbuiseenheid zorgt voor een economizer, waardoor aanvankelijk koud water wordt voorverwarmd. Dienovereenkomstig, verderwarmteoverdrachtsreacties zijn intenser en met minder energieverbruik. Aan de andere kant zijn de voordelen van vlampijpapparatuur de structurele eenvoud en een minimum aan onderhoudsmaatregelen tijdens het gebruik.

Verschillen met gasleidingapparatuur

In waterbuisunits is de directe vertaler van thermische energie warm water, dat de circulatieleidingen van de warmtewisselaar vult. Het blijkt een efficiënte en veilige generator die bijdraagt aan de productie van stoom. Wat gaspijpketels betreft, kan het technische ontwerp, zelfs uiterlijk, gedeeltelijk overeenkomen met waterpijpconstructies. Het enige verschil is dat de drager van thermische energie de uitlaatgassen in de verbrandingskamer zullen zijn. Welke invloed heeft dit op het operationele proces? Als het werkingsprincipe van een waterpijpketel het volledige verbruik van afvalproducten zonder resten mogelijk maakt tot het moment van verdamping en verder gebruik van stoom, dan zal een gaspijpketel het werkgasmedium al in de warmtewisselaar moeten afgeven systeem. Bovendien zijn hiervoor dikke nozzles voorzien om de veiligheid van het proces te waarborgen.

Rassen van waterpijpketel

De belangrijkste classificatiefunctie is de locatie van de verzamelaars. Traditioneel zijn constructies uitgerust met horizontale trommels, die handig zijn aangesloten op circulerende watertoevoercircuits. Twee collectoren zijn parallel op het platform geïnstalleerd en er kan een vuurhaard met uitlaatkanalen tussen worden geplaatst. Als in de technische ruimteer is niet genoeg ruimte, dan worden verticale waterpijpketels op een speciaal communicatiesubstraat gebruikt. Cilindrische trommels stromen naar boven en een werkvloeistof met verschillende temperaturen wordt van onderaf aangevoerd. Processtoom wordt aan de bovenkant afgegeven.

Schip Waterbuis Boiler

Het ontwerp van dergelijke units is optimaal geschikt voor gebruik als onderdeel van maritiem transport. Maar zelfs in dit geval worden speciale aanpassingen van ketels gebruikt - straling. Hun onderscheidende kenmerk is het gebruik van stralingswarmte, die ook vrijkomt bij de verbranding van brandstof (meestal diesel). Een verplichte structurele voorwaarde is de toplocatie van de ovenmondstukken. Een ander kenmerk van het ontwerp van een waterpijpketel voor zeeschepen is de combinatie met stoomturbine-installaties die voor tussentijdse verwarming van stoom zorgen.

Apparatuuronderhoud

Communicatie-infrastructuur met leidingelementen is vrij ingewikkeld voor waterbuisunits, wat leidt tot een uitgebreide lijst met technische maatregelen voor diagnostiek en reparatie. Onderhoudspersoneel moet periodiek de staat van de leidingen controleren op dichtheid, foutdetectie van functionele eenheden en automatische controles uitvoeren en ook de betrouwbaarheid van verbindingen met bevestigingsmiddelen handhaven. Bijzondere aandacht wordt besteed aan de leidingen van de warmtewisselaar en de collectoren - de geringste drukval kan de structuur beschadigen, wat voorwaarden zal scheppen voor drukverlaging van het circuit.

Prosontwerpen

Het belangrijkste voordeel van dergelijke ketels in de algemene familie van stoomeenheden is veiligheid. Door een optimale temperatuurbalans te behouden, kunt u rekenen op een langdurige werking van de apparatuur zonder ongevallen en schade aan de werkende delen. Brede regelgevende mogelijkheden van de waterleidingkat worden ook opgemerkt, wat wordt bevestigd door de integratie van de economizer met automatische afsluiters. De apparaten werken zonder tussenkomst van de operator, op basis van de gegevens van de geïnstalleerde thermostaatalgoritmen. Dit maakt het mogelijk om het systeem meerdere dagen vooruit te programmeren.

Ontwerp nadelen

Het werkingsprincipe van dergelijke ketels is gericht op hoge prestaties, ongeacht de gebruiksomstandigheden. De laatste tijd speelt deze nuance een steeds belangrijkere rol tegen de achtergrond van optimalisatie en rationalisatie van productiecapaciteiten. Het massieve lichaam en de communicatie-uitwisselingen op meerdere niveaus van stoomketels met waterpijpen maken het noodzakelijk om alternatieve oplossingen te zoeken voor problemen met stoomopwekking. Het concept van het minimaliseren van het apparaat van deze ketel is echter niet uitgesloten. Maar in dit geval gaat het hoge rendement verloren, om nog maar te zwijgen van de mogelijkheden om in WKK-modus te werken met parallelle levering van SWW-bedrijf. Met andere woorden, de apparatuur is optimaal geschikt voor grote industrieën die grote hoeveelheden processtoom nodig hebben, maar is nauwelijks bruikbaar voor het leveren van consumenten met een lage vraag naar gerichte energie.

Conclusie

Het fundamentele verschil tussen het concept zelfwaterpijpketels behoren tot de klasse van doorstroomapparatuur. Dergelijke installaties hebben een belangrijk voordeel ten opzichte van autonome systemen, namelijk de mogelijkheid van een continu generatieproces. Zelfs bij piekbedrijfsomstandigheden kunnen waterpijpketels lange tijd werken met behoud van dezelfde kwaliteit van de stoomproductie. Een ander ding is dat veiligheidseisen nog steeds lange gebruikssessies met hoge vermogens uitsluiten. Wat betreft autonomie, met betrekking tot dergelijke ketels komt dit tot uiting in de eliminatie van de behoefte aan energievoorziening. Natuurlijk hebben de afsluiters minimaal batterijvoeding nodig, maar het proces van watercirculatie en daaropvolgende verdamping is redelijk beheersbaar zonder elektriciteit.