Jaka jest różnica między kotłem wodnorurowym a płomieniówkowym?
Kocioł wodnorurowy i kocioł płomieniówkowy to dwa typy kotłów używanych do generowania pary. Główna różnica między nimi polega na sposobie przekazywania ciepła do wody w celu generowania pary. Ten artykuł wyjaśnia kluczowe różnice między kotłami wodnorurowymi a płomieniówkowymi, obejmując ich konstrukcję, zasady działania, zastosowania, zalety i wady.
Porównanie kotłów wodnorurowego i płomieniówkowego
Warto wiedzieć – „płomieniówkowe” kotły są również nazywane „płomieniówkami”, ale wszystkie terminy oznaczają to samo. Podobnie, „wodnorurowe” to różne formy tego samego terminu. Artykuł celowo używa różnych terminów, aby zwiększyć świadomość czytelnika.
Rura kotła płomieniówkowego (po lewej) i rura kotła wodnorurowego (po prawej).
Konstrukcja i zasada działania
Kotły wodnorurowe
Kotły wodnorurowe mają wodę przepływającą przez rury, które są zewnętrznie ogrzewane przez gazy spalinowe. Woda pochłania ciepło z gazów spalinowych, co powoduje jej przemianę w parę; ta para jest następnie zbierana w bębnie parowym lub kolektorze. Kotły wodnorurowe mogą pracować przy wyższych ciśnieniach niż kotły płomieniówkowe ze względu na zawartość wody w rurach i mniejszą wynikową granicę ciśnienia.
Kocioł wodnorurowy
Warto wiedzieć – wyprodukowana para jest zwykle zbierana w kolektorach, a następnie odprowadzana do bębna parowego, ale to zależy od konstrukcji kotła wodnorurowego.
Kotły płomieniówkowe
W kotle płomieniówkowym gorące gazy z procesu spalania przepływają przez szereg rur zanurzonych w naczyniu wypełnionym wodą. Woda otaczająca rury zwiększa swoją temperaturę, zmieniając stan na parę, która następnie gromadzi się na górze obudowy kotła.
Kocioł płomieniówkowy
Zastosowania
Kotły wodnorurowe są zazwyczaj używane do zastosowań wysokociśnieniowych, takich jak w elektrowniach cieplnych, ze względu na ich zdolność do pracy przy wysokich ciśnieniach i temperaturach (turbiny parowe wymagają zarówno wysokiego ciśnienia, jak i wysokiej temperatury pary do efektywnej pracy). Natomiast kotły płomieniówkowe znajdują zastosowanie w aplikacjach niskociśnieniowych, takich jak ogrzewanie i dostarczanie pary procesowej dla małych i średnich zakładów przemysłowych. Typowy kocioł wodnorurowy w elektrowni może pracować przy ciśnieniu 3,200 psi, 932⁰F (220 bar, 500⁰C) lub więcej.
Kocioł wodnorurowy w elektrowni
Zalety i wady kotłów wodnorurowych
Kotły wodnorurowe są w stanie obsługiwać wyższe ciśnienia i mają większą wydajność produkcji pary (wyższy wskaźnik parowania) dzięki licznym cienkościennym rurkom. Oferują większą elastyczność w reagowaniu na zmiany obciążenia i są uważane za bezpieczniejsze ze względu na mniejsze ryzyko katastrofalnej awarii. Jednak ich skomplikowana konstrukcja prowadzi do wyższych kosztów początkowych i wymagań dotyczących konserwacji.
Zalety i wady kotłów płomieniówkowych
Prostsze w konstrukcji, kotły płomieniówkowe są łatwiejsze w obsłudze i konserwacji, a także zazwyczaj tańsze w zakupie i instalacji. Ich ograniczenia obejmują ograniczone ciśnienie i pojemność pary, wolniejszą reakcję na zmiany obciążenia oraz niższą wydajność przy zarządzaniu zmiennymi wymaganiami.
Przekrój kotła płomieniówkowego
Warto wiedzieć – kocioł płomieniówkowy ma pojedynczą dużą cylindryczną obudowę. Obudowa jest wykonana z płaskiej stalowej płyty, która jest zwijana, a następnie spawana na szwach. Kotły płomieniówkowe są ograniczone w zakresie ciśnienia roboczego, ponieważ obudowa kotła działa jako duża granica ciśnienia. Zwiększenie wytrzymałości obudowy wymaga grubszej płyty, co staje się nieekonomicznie drogie i trudne do wyprodukowania wraz ze wzrostem rozmiaru kotła. Z tego powodu kotły płomieniówkowe nie nadają się do pracy przy wysokich ciśnieniach.
Proces produkcji obudowy kotła płomieniówkowego
Porównanie kotłów płomieniówkowych i wodnorurowych
Kotły wodnorurowe są odpowiednie do zastosowań na dużą skalę, wysokociśnieniowych, wysokotemperaturowych i są bardziej zdolne do obsługi szybkich zmian obciążenia.
Kotły płomieniówkowe są odpowiednie do zastosowań niskociśnieniowych i średniociśnieniowych oraz niższych temperatur; są również bardziej proste w konstrukcji, łatwiejsze do zainstalowania i łatwiejsze do konserwacji.
Dodatkowe zasoby
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/fire-tube
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214157X2100410X
https://www.iqsdirectory.com/articles/boiler/water-tube-boilers.html
https://ivypanda.com/essays/fire-tube-boiler-the-case-study/