Wprowadzenie
Kotły płomieniówkowe, znane również jako kotły dymowe, są najczęściej stosowanym typem kotłów przemysłowych obecnie. W porównaniu do kotłów wodnorurowych, są znacznie bardziej odpowiednie dla mniejszych zakładów, ponieważ lepiej radzą sobie z nagłymi wahaniami zapotrzebowania na parę.
Spalanie odbywa się wewnątrz paleniska, a gazy spalinowe (spaliny) przechodzą przez szereg rur kotłowych przed opuszczeniem przez komin. Ponieważ gazy spalinowe przechodzą przez rury zanurzone w wodzie, kocioł nazywany jest 'kotłem płomieniówkowym'. Kotły wodnorurowe mają rury wypełnione wodą, które są otoczone gazami spalinowymi, czyli odwrotnie niż w konfiguracji kotła płomieniówkowego.
Kotły płomieniówkowe
Części i funkcje kotła
Płaszcz
Wiele części kotła płomieniówkowego jest umieszczonych wewnątrz długiego cylindrycznego płaszcza, który służy jako zbiornik ciśnieniowy. Płaszcz jest wypełniony wodą z przestrzenią na górze do uwalniania pary.
Płaszcz
Rury
Rury przechodzą z jednego końca płaszcza na drugi; może to się zdarzyć raz lub wielokrotnie. Płaszcz i rury mogą być zainstalowane w pionowej lub poziomej orientacji, chociaż orientacja pionowa jest mniej powszechna.
Niektóre z rur mogą mieć większą średnicę niż standardowe rury, te rury nazywane są 'rurami podporowymi'. Rury podporowe zmniejszają naprężenia mechaniczne działające na płyty rurowe, gdy kocioł jest pod ciśnieniem; pręty podporowe mogą być również używane w tym celu.
Rury
Palenisko
Palenisko to miejsce, gdzie odbywa się spalanie; to miejsce, gdzie osiągane są najwyższe temperatury w kotle. Paleniska są zazwyczaj karbowane, aby zwiększyć ich wytrzymałość mechaniczną, chociaż niekarbowane paleniska nie są rzadkością.
Palenisko, Rury i Płaszcz
Płyty rurowe
Płyty rurowe służą do uszczelniania obu końców płaszcza i do montażu rur. Płyty rurowe są zazwyczaj połączone z płaszczem za pomocą prętów podporowych.
Płyty rurowe kotła płomieniówkowego
Palnik
Paliwo, powietrze i ciepło muszą być dostarczone do paleniska, aby osiągnąć spalanie. Paliwo i powietrze są podawane do paleniska przez palnik. Źródło zapłonu zapewnia zapłonnik (elektroda tworząca łuk elektryczny, podobna do świecy zapłonowej, ale większa). Typowe paliwa to lekki olej opałowy (LFO) i gaz metanowy, chociaż dostępne są inne. 'Przód' kotła znajduje się tam, gdzie zamontowany jest palnik.
Palniki zamontowane na kotłach
Komora zwrotna
Może być jedna lub wiele komór zwrotnych. Komory zwrotne zmieniają kierunek gazów spalinowych, gdy opuszczają jeden ciąg i są kierowane do innego. Komory zwrotne znajdujące się z dala od palnika to 'tylne komory zwrotne', podczas gdy te najbliżej palnika to 'przednie komory zwrotne'.
Komora zwrotna
Komora dymowa
Komora dymowa to ostatnia część kotła, przez którą przechodzą gazy spalinowe przed opuszczeniem do komina.
Komora dymowa i komin
Podoba Ci się ten artykuł? Koniecznie sprawdź nasze Kursy wideo z inżynierii! Każdy kurs zawiera quiz, podręcznik, a po ukończeniu kursu otrzymasz certyfikat. Ciesz się!
Projekty kotłów płomieniówkowych
Możliwe jest zróżnicowanie projektu kotła na kilka sposobów:
- Wet back - tył paleniska jest otoczony płaszczem wodnym.
- Dry back - tył paleniska jest otoczony tylko blachą.
- Kopuła parowa - kopuła zamontowana na górze płaszcza kotła, aby wspomóc uwalnianie pary.
- Liczba palenisk - kocioł może mieć od jednego do trzech palenisk (ogólna zasada).
- Projekt paleniska - karbowane lub niekarbowane. Poniższy obraz pokazuje karbowane palenisko, tj. palenisko nie jest prostym cylindrem.
Wskazane karbowane palenisko
- Liczba ciągów - każdorazowe przejście gazów spalinowych przez kocioł nazywane jest ciągiem. Kotły płomieniówkowe zazwyczaj mają trzy lub cztery ciągi, chociaż używane są również kotły jedno- i dwuciągowe.
Kocioł 1. ciąg
Jak działają kotły płomieniówkowe?
Poniższy film jest fragmentem naszego Wprowadzenie do pary, kotłów i termodynamiki - kurs wideo online.
Powietrze i paliwo (zwykle lekki olej opałowy (LFO) lub gaz metanowy) są podawane do paleniska przez palnik. Mieszanka powietrza i paliwa jest zapalana przez zapłonnik i rozpoczyna się spalanie.
Ciepło z spalania jest natychmiast przekazywane do ściany paleniska i otaczającej wody. Między 40-60% całego ciepła generowanego w kotle zostanie przekazane do wody z paleniska, a reszta zostanie przekazana do wody przez rury. Palenisko reprezentuje 1. ciąg przez kocioł.
Gazy spalinowe z procesu spalania następnie przemieszczają się do pierwszej komory zwrotnej. Gazy opuszczają komorę zwrotną i wchodzą do 2. ciągu rurowego, drugiej komory zwrotnej, 3. ciągu rurowego, komory dymowej i wreszcie do komina.
Woda jest podgrzewana przez ciepło ze spalania i powstałe gazy spalinowe. W miarę jak woda w płaszczu jest podgrzewana, para jest uwalniana na górze płaszcza kotła. Para nadal się gromadzi, aż do osiągnięcia pożądanej ciśnienia i temperatury.
Komponenty modelu 3D
Ten model 3D pokazuje wszystkie główne komponenty związane z typowym kotłem płomieniówkowym z trzema ciągami, w tym:
- Płaszcz – zbiornik ciśnieniowy z ogniem.
- Palnik – używany do spalania.
- Karbowane palenisko – miejsce, gdzie odbywa się spalanie.
- Rury – używane do kierowania gazów spalinowych przez płaszcz.
- Płyty rurowe – używane do utrzymywania rur w pozycji.
- Komora zwrotna – gazy są odwracane w tej przestrzeni i wysyłane z powrotem w przeciwnym kierunku.
- Pokrywa – zatrzymuje izolację, co zwiększa efektywność termiczną kotła.
- Komora dymowa – znajduje się tam, gdzie gazy spalinowe opuszczają ostatni ciąg rurowy, ale przed kominem.
- Zawory bezpieczeństwa - używane do uwalniania ciśnienia systemu w przypadku nadciśnienia.
- Manometry - lokalne i zdalne manometry używane do monitorowania temperatury, ciśnienia i przepływu.
Dodatkowe zasoby
https://en.wikipedia.org/wiki/Fire-tube_boiler
https://www.elprocus.com/fire-tube-boiler-working-principle-types-of-fire-tube-boilers
https://en.zozen.com/products/wns-series-gas-oil-fired-steam-hot-water-boiler.html