Паровой котел: типы, принцип работы и особенности эксплуатации. Паровой мини котел

Паровой котел: типы, принцип работы и особенности эксплуатации

Паровым котлом называется узкоспециализированное оборудование, производящее пар. Эти агрегаты широко используются в промышленной и энергетической отраслях, в системах отопления.

Паровые системы работают с использованием различных энергоносителей – газообразного, твердого или жидкого топлива. Парообразующее оборудование различается основными видами. Эти различия, а также принципы работы подобных агрегатов, влияют на их предназначение и выбор.

…

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Мой мир

Для чего предназначены

Парогенераторы высокой мощности применяются на некоторых электростанциях. В этих случаях вращение вала, вырабатывающего электричество, происходит под воздействием пара, который попадает в турбину. Воздействие пара применяется в некоторых видах транспорта (паровозы, пароходы), где оно осуществляет движение вала двигателя и колес. Паровые котлы устройства бытового назначения используются в виде источников тепла для отопительных нужд зданий.

Многие организации, помимо отопительных целей, применяют парогенераторы для других нужд – стерилизации инструментов и других медикаментозных материалов в учреждениях здравоохранения, для обеспечения прачечных.

Полезно знать: паровые котлы по принципам своего действия имеют сильные различия с водогрейным оборудованием, хотя их функции кажутся схожими. Эти приборы несравнимы по количеству, давлению и температуре парообразования.

Разновидности

Но применяемый технологический подход у этих приборов различается, он зависит от их конструктивных параметров и предполагаемого конечного результата.

В зависимости от рабочего вида топлива парообразующее оборудование делится на виды:

• электрическое;
• угольное;
• газовое;
• мазутное.

По своим рабочим особенностям оно классифицируются на следующие типы:

• газотрубные;
• водотрубные.

Различия газотрубного и водотрубного типа

В паровом оборудовании газотрубного устройства корпус цилиндрически замкнут. Внутри располагаются трубы, по всей протяженности которых осуществляется процесс горения, а пар образуется вверху корпуса.

Мощность подобных приборов ограничена во избежание выброса опасного продукта, поскольку скопление всего объема газообразной жидкости под высоким давлением осуществляется в корпусе.

В устройствах водотрубного типа в корпусе располагается горелка, по кипятильным трубам циркулирует жидкость до тех пор, пока не достигнет нужного состояния.

Обратите внимание: преимущество водотрубных котлов перед газотрубными приборами в том, что их мощность и температура выше. При их использовании могут быть допущены значительные перегрузки, они более безопасны.

Виды водотрубных котлов

Барабанный паровой котел

По своим рабочим характеристикам эти приборы подразделяются на следующие виды:

• прямоточные;
• барабанные.

Устройства, имеющие барабанную конструкцию, могут быть горизонтальными и вертикальными. Схемы подобных парогенераторов устроены таким образом, что барабан собирает полученный продукт из пучков труб, находящихся над топливной камерой. Барабан нужен для процесса сепарирования, в результате чего происходит отделение неиспаряющейся воды и повторное ее вбрасывание в кипятильные трубы.

Таким образом, жидкость циркулирует по нагревателям до полного ее перехода в парообразное состояние. В горизонтальное устройство устанавливается один барабан, в конструкции вертикального типа предусмотрено наличие нескольких приспособлений.

Прямоточная установка системы парового котла обладает большей производительностью. Но в этой системе жидкость должна преобразиться в парообразное состояние за единственный проход по трубам, поэтому требуется установка очень высокой рабочей температуры.

Для использования в паровых агрегатах водотрубного типа вода предварительно подготавливается. С применением специальной химии из нее удаляются растворенные соли и молекулы кислорода. Это необходимо делать, чтобы избежать снижения эффективности работы устройства из-за солевых отложений на рабочих поверхностях.

Использование мини-котельных

Широкое распространение в последнее время получили автономные мини-котельные.

Их использование экономически эффективно и может производиться в различных зданиях. Отопление с помощью автономного теплоснабжения применяется в многоэтажных домах, частных строениях, в коттеджных поселках.

По своей потенциальной мощности мини-котельные способны отапливать различные площади производственных и жилищных объектов. Эти комплексы оборудования снабжаются всем необходимым оборудованием и автоматизируются.

В заводских условиях эксплуатация таких мини-котельных способствует экономии времени при установке и запуске, ускорению темпов строительства. Также они незаменимы в случае аварийных ситуаций, когда необходимо оперативно наладить теплоснабжение.

Смотрите видео, в котором подробно разъясняются устройство и принцип работы паровых котлов:

xn----htbbaoqmdgahe1b.xn--p1ai

Китайские мини-паровой котел Производители, мини-паровой котел Производители и Поставщики на ru.Made-in-China.com

ru.made-in-china.com

типы, принцип работы и особенности эксплуатации

Паровым котлом называется узкоспециализированное оборудование, производящее пар. Эти агрегаты широко используются в промышленной и энергетической отраслях, в системах отопления.

Паровые системы работают с использованием различных энергоносителей – газообразного, твердого или жидкого топлива. Парообразующее оборудование различается основными видами. Эти различия, а также принципы работы подобных агрегатов, влияют на их предназначение и выбор.

…

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Мой мир

Для чего предназначены

Парообразующие системы необходимы при многих производственных процессах, где пар используется по предусмотренной технологии.

Парогенераторы высокой мощности применяются на некоторых электростанциях. В этих случаях вращение вала, вырабатывающего электричество, происходит под воздействием пара, который попадает в турбину. Воздействие пара применяется в некоторых видах транспорта (паровозы, пароходы), где оно осуществляет движение вала двигателя и колес. Паровые котлы устройства бытового назначения используются в виде источников тепла для отопительных нужд зданий.

Многие организации, помимо отопительных целей, применяют парогенераторы для других нужд – стерилизации инструментов и других медикаментозных материалов в учреждениях здравоохранения, для обеспечения прачечных.

Полезно знать: паровые котлы по принципам своего действия имеют сильные различия с водогрейным оборудованием, хотя их функции кажутся схожими. Эти приборы несравнимы по количеству, давлению и температуре парообразования.

Разновидности

Производство пара во всех котлах имеет принципиальную схожесть: под воздействием любой энергии (сгорающего топлива, электрической, солнечной, геотермальной) жидкость преобразуется в газообразное состояние.

Но применяемый технологический подход у этих приборов различается, он зависит от их конструктивных параметров и предполагаемого конечного результата.

В зависимости от рабочего вида топлива парообразующее оборудование делится на виды:

• электрическое;
• угольное;
• газовое;
• мазутное.

По своим рабочим особенностям оно классифицируются на следующие типы:

• газотрубные;
• водотрубные.

Различия газотрубного и водотрубного типа

В паровом оборудовании газотрубного устройства корпус цилиндрически замкнут. Внутри располагаются трубы, по всей протяженности которых осуществляется процесс горения, а пар образуется вверху корпуса.

Мощность подобных приборов ограничена во избежание выброса опасного продукта, поскольку скопление всего объема газообразной жидкости под высоким давлением осуществляется в корпусе.

В устройствах водотрубного типа в корпусе располагается горелка, по кипятильным трубам циркулирует жидкость до тех пор, пока не достигнет нужного состояния.

Обратите внимание: преимущество водотрубных котлов перед газотрубными приборами в том, что их мощность и температура выше. При их использовании могут быть допущены значительные перегрузки, они более безопасны.

Виды водотрубных котлов

Барабанный паровой котел

По своим рабочим характеристикам эти приборы подразделяются на следующие виды:

• прямоточные;
• барабанные.

Устройства, имеющие барабанную конструкцию, могут быть горизонтальными и вертикальными. Схемы подобных парогенераторов устроены таким образом, что барабан собирает полученный продукт из пучков труб, находящихся над топливной камерой. Барабан нужен для процесса сепарирования, в результате чего происходит отделение неиспаряющейся воды и повторное ее вбрасывание в кипятильные трубы.

Таким образом, жидкость циркулирует по нагревателям до полного ее перехода в парообразное состояние. В горизонтальное устройство устанавливается один барабан, в конструкции вертикального типа предусмотрено наличие нескольких приспособлений.

Прямоточная установка системы парового котла обладает большей производительностью. Но в этой системе жидкость должна преобразиться в парообразное состояние за единственный проход по трубам, поэтому требуется установка очень высокой рабочей температуры.

Для использования в паровых агрегатах водотрубного типа вода предварительно подготавливается. С применением специальной химии из нее удаляются растворенные соли и молекулы кислорода. Это необходимо делать, чтобы избежать снижения эффективности работы устройства из-за солевых отложений на рабочих поверхностях.

Использование мини-котельных

Их использование экономически эффективно и может производиться в различных зданиях. Отопление с помощью автономного теплоснабжения применяется в многоэтажных домах, частных строениях, в коттеджных поселках.

По своей потенциальной мощности мини-котельные способны отапливать различные площади производственных и жилищных объектов. Эти комплексы оборудования снабжаются всем необходимым оборудованием и автоматизируются.

В заводских условиях эксплуатация таких мини-котельных способствует экономии времени при установке и запуске, ускорению темпов строительства. Также они незаменимы в случае аварийных ситуаций, когда необходимо оперативно наладить теплоснабжение.

Смотрите видео, в котором подробно разъясняются устройство и принцип работы паровых котлов:

otopleniye.resant.ru

Паровая котельная. Паровые котельные – назначение. Паровая установка: принцип работы, описание, фото

Паровая котельная

Паровая котельная – система, основное назначение которой заключается в производстве насыщенного/перегретого пара из воды для промышленных нужд.

Описание паровой котельной

Паровая котельная – это востребованная теплогенерирующая установка, которая используется для получения пара различной температуры и давления.

Краткое содержание:

-Описание паровой котельной.

-Преимущества паровой котельной.

-Комплектация паровой котельной.

-Доставка паровой котельной.

-Монтаж и ПНР паровой котельной.

-Документация паровой котельной.

-Готовые паровые котельные.

В настоящее время, все больше растет спрос на паровые котельные, назначение которых – обеспечить бесперебойную работу:

• Промышленных предприятий.
• Добывающих месторождений.
• Производственных линий и процессов.

Для чего нужны паровые котельные системы? Ответ очевиден: они эффективны, не требуют больших затрат, могут функционировать в различных климатических зонах на любых доступных видах топлива.

В каком бы варианте ни была выполнена котельная паровая установка, принцип работы ее везде одинаков. При сгорании топлива в специальном пространстве выделяется тепло, которое нагревает воду в котле до состояния пара (перегретого или насыщенного). Этот выделяемый пар и является теплоносителем.

Преимущества паровой котельной

Среди преимуществ паровой котельной можно отметить:

• Быстрый ввод в эксплуатацию. Заказчик получает блочно-модульный комплекс, оснащенный оборудованием, который необходимо только подключить к производственным сетям.
• Низкие теплопотери. Расположение источника пароснабжения в непосредственной близости от получателя энергии существенно снижает потери тепла.
• Автоматизация. Экономичность рассматриваемой системы во многом обусловлена отсутствием необходимости найма постоянного техперсонала. Поэтому автоматизированные паровые котельные сейчас устанавливаются повсеместно.
• Эффективность. Высокая температура теплоносителя и особенности оборудования позволяют существенно увеличить КПД системы.

Срок изготовления паровой котельной зависит от:

• Наличия необходимых комплектующих.
• Типа размещения.
• Характеристик объекта назначения.

Принимая во внимание все плюсы паровой котельной, большинство пользователей выбирают именно этот эффективный и перспективный источник тепла.

Комплектация паровых котельных

Производство (строительство) паровой котельной зависит от производительности установки. Она может варьироваться от 500 до 60 000 кг пара/час. В зависимости от потребностей заказчика следующим этапом определяется вариант исполнения: стационарный, блочно-модульный или передвижной.

Многие организации выполняют строительство рассматриваемых комплексов в полном объеме:

• Проектирование тепловой системы паровой котельной.
• Получение необходимых разрешений в органах надзора.
• Комплектация установки необходимым оборудованием.
• Проведение испытаний и монтаж системы.
• ПНР и сдача объекта в эксплуатацию.
• Сервисное техобслуживание.

Основное оборудование для паровых котельных это:

• Паровой котел.
• Насосная группа.
• Горелки.
• Газо-, топливопроводы.
• Трубопроводы.
• Системы водоподготовки.
• Системы водоснабжения.
• Шкаф управления.
• Ферменной труба.
• Блок-модуль.

Итоговая стоимость котельной (паровой) в СПб связана с многими факторами. Среди них:

• Тип размещения.
• Вид топлива.
• Мощность системы.
• Производитель оборудования.
• Автоматизация и др.

Поэтому купить паровые котельные, цена которых не только приемлема, но и соответствует качеству, лучше при поддержке надежных компаний. Хороший поставщик индивидуально работает с каждым заказчиком.

Доставка паровой котельной

Доставка паровой котельной – это перевозка крупногабаритных грузов. Она производится автомобильным или железнодорожным транспортом без дополнительных разрешений.

Монтаж паровой котельной

Если потребителя интересует эффективная, надежная и транспортабельная установка, паровые котельные «под ключ» (Санкт-Петербург) – лучшее решение. Специализированная компания сможет предложить широкий спектр услуг. И качественный монтаж паровой котельной в том числе. Услуги специалистов в данном вопросе станут гарантией беспроблемной работы системы.

ПНР паровой котельной

Обслуживание и запуск паровой котельной – сфера деятельности профессионалов, которые имеют необходимые знания и допуск к таким работам.

Документация паровой котельной

Для первого ознакомления пользователя с паровой котельной, проект, как правило, рассматривается типовой. Уже потом производятся изменения с учетом пожеланий заказчика или разрабатывается новый вариант, который также соответствует всем правилам, нормам и стандартам РФ. Все документы на готовую паровую котельную заказчик получает после ее монтажа.

Готовые паровые котельные

Готовые паровые котельные, фото которых представлены на нашем сайте, являются достойной альтернативой другим отопительным системам. Они универсальны по видам топлива, транспортабельны, имеют широкий диапазон применения, экономны и безопасны в работе.

Чтобы оформить заявку на предлагаемые установки, обратитесь в компанию «КЭП-проекты». Звоните!

kep-project.ru

Дешевая и качественная мини-паровой котел продукция от мини-паровой котел Производителей на Alibaba.com

Машина для лепки домашних животных, машина для формования инжектора, машина для формования, трубы экструзии труб, доска и лист экструзионной линии, пластиковый профиль экструзионной линии, производственная линия гранулирования

Производитель, Торговая компания

Фильтр для воды, бак минеральной воды, диспенсер для воды, Утюг, ручной блендер

Производитель, Торговая компания

Паровой котел, бойлер горячей воды, органические теплоносителя котел

Производитель, Торговая компания

Шляпа, Багаж Замок, одеяло, подушка, багажная бирка

Производитель, Торговая компания

Стиральная машина для стирки белья, сушилка для одежды, гладильная машина, складная машина, стиральная машина и сушилка для белья

Производитель, Торговая компания

Одежда, пароход

Производитель, Торговая компания

холодильное Оборудование, Кухонное Оборудование, Хлебопекарное Оборудование, Холодильники, Пищевая Машина и Отель Посуда

Производитель, Торговая компания

Отпариватель одежды

Производитель, Торговая компания

Кузов Авто Ремонт системы, шоссе, отходы нефтяные горелки и обогрев и котла, автозапчасти, автоматическое тестирование оборудования

Производитель, Торговая компания

Набор для шитья, набор для вязания, щетка для волос, нетканый материал, резинка

Производитель, Торговая компания

питание машины, Сельскохозяйственные машины, бурение скважин на воду машина

Производитель, Торговая компания

бытовая техника

Торговая компания

Птицы оборудования, убоя оборудование, куриные клетки, перепелиные клетки, инкубатор

Торговая компания

Электромонтаж, автомобильная электроника, светодиодный свет, светодиодный экран, навигационная навигация

Производитель, Торговая компания

Газ/Нефть котла, паровой котел, тепловой нефтяной котел, бойлер горячей воды, биомассы котла

Производитель, Торговая компания

путешествия паровой утюг, паровой утюг, чистка сушилку, уф обуви дезинфицирующее средство, uv дезинфицирующее средство палочка

Производитель, Торговая компания

EPS машины, EPS плесень, 3D панели машины, Сэндвич-панели машины, EPS машины частей

Торговая компания

Бытовая техника, Кухонная Посуда, Образ Жизни Продукты, Свет, Товары Для Животных

Торговая компания , Дистрибьютор / Оптовик

Блок машины (aac линии, APB линии, ALC линии, производства бетонных блоков), автоклав, цвет металла плитка оборудование, цвета металлочерепицы

Производитель, Торговая компания

Мобильные аксессуары, мобильные запасных частей, цифровые продукты, bluetooth-динамики

Торговая компания

russian.alibaba.com

Мини котельные паровые

Summary:

Мини-ТЭЦ с паровыми моторами – реальность XXI века

Стоит ли вспоминать о первых отечественных паровых моторах (см. справку) в наш век высоких технологий? Несомненно. Ведь паровые моторы сейчас находят свое применение в энергетике.

Ключевые слова:мини-тэц, выбор МИНИ-ТЭЦ, расчет МИНИ-ТЭЦ

Мини-ТЭЦ с паровыми моторами – реальность XXI века

И. С. Трохин, инженер ВИЭСХ Россельхозакадемии, преподаватель МОПК НИЯУ «МИФИ»

Стоит ли вспоминать о первых отечественных паровых моторах (см. справку) в наш век высоких технологий? Несомненно. Ведь паровые моторы сейчас находят свое применение в энергетике.

В последнее время в промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве все более осознается целесообразность комбинированного производства электрической и тепловой энергии на паровых мини-теплоэлектроцентралях (мини-ТЭЦ) (рис. 1), располагаемых в непосредственной близости от потребителя. Это связано с постоянным удорожанием электроэнергии, учащением случаев возникновения аномальных шквальных ветров и заморозков, приводящих к снижению надежности линий электропередачи (обрывову проводов) централизованного электроснабжения.

Рисунок 1. Фрагмент структурной схемы паровой мини-ТЭЦ с возможностью работы в режиме тригенерации

Котельная как источник тепловой и электрической энергии

Потребители, имеющие собственные котельные, иногда дополняют их электрогенераторными установками (электроагрегатами) с паровыми двигателями (обычно турбинами) и электрогенераторами мощностью от нескольких сотен киловатт до единиц мегаватт. Таким образом котельные, реконструируемые в мини-ТЭЦ, становятся источниками как тепловой, так и электрической (рис. 1, трехфазная линия А–В–С) энергии.

В зависимости от тепловой мощности паровой котельной для выработки 1 МВт (100 %) тепловой энергии требуется 17–40 кВт (1,7–4 %) электроэнергии [1]. Абсолютное давление пара в котлах, разрешенное органами Ростехнадзора, обычно не превышает 0,7–1,0 МПа (здесь и далее – абсолютное).

Промышленным потребителям или для пароводяных теплообменников (бойлеров для получения горячей воды) требуется пар с более низким давлением – 0,12–0,6 МПа. Поэтому электроагрегаты с паровыми турбинами включают параллельно редукционным устройствам или взамен их (рис. 1). Тогда вместо бесполезного дросселирования пара турбинами будет совершаться полезная работа по приводу электрогенераторов. Отработавший пар в этом случае направляется в бойлер, после чего конденсируется, а конденсат через систему очистки перекачивается насосом обратно в котел.

Таким образом, котельная становится выгодным источником тепловой и электрической энергии с высоким коэффициентом полезного использования теплоты сгорания топлива (80–85 % и более).

Если потребителю не нужно большое количество тепла, а только горячая вода, например, в летнее время, то мини-ТЭЦ оснащают еще абсорбционными холодильными машинами, работающими на отработавшем в турбине паре. Такие машины обеспечивают требуемое охлаждение воды, которая поступает в систему холодоснабжения для кондиционирования помещений потребителя.

Для круглогодичного бесперебойного электроснабжения потребителей, в т. ч. оборудования мини-ТЭЦ (насосов, дымососов, освещения, систем автоматики и др.), необходима безостановочная ее работа. Это возможно, например, если электроэнергию генерировать совместно с выработкой теплоты, необходимой для обеспечения потребителей горячей водой.

На площадках действующих котельных создаются и мини-ТЭЦ с увеличенной тепловой мощностью. Например, заменяются устаревшие котлы с давлением насыщенного пара 1,4 МПа на котлы с давлением перегретого пара 4,0 МПа и температурой 440 °С. При тех же габаритах котлов электрическая мощность такой мини-ТЭЦ становится значительно больше.

Однако следует обратить внимание на тип используемого в современных мини-ТЭЦ парового двигателя1. Это маломощная паровая турбина, которая обычно имеет одноступенчатую конструкцию, поскольку работает при малых перепадах давлений. Ротор, как вращающаяся часть турбины, состоит из ступицы, которая насаживается на вал, и набора профилированных лопаток (лопаточный венец). Лопатки изготавливаются из специальных сплавов и являются ответственными и дорогими элементами турбины. Паровинтовые турбины  тоже имеют профилированный ротор, только по типу винта Архимеда.

Еще со времен паровых машин более простым и дешевым рабочим органом, по сравнению с турбинной лопаткой, является поршень.

СПРАВКА

Первый отечественный паровой мотор, которому в 2011 году исполнилось 75 лет,  предназначался для силовой установки самолета и был спроектирован в Московском авиационном техникуме для работы на перегретом паре с давлением 6,1 МПа и температурой 380 °С. Он был изготовлен на одном из московских заводов и мог развивать до 1800 об/мин. Отличительными признаками паровых моторов от классических паровых машин являются не только их скоростные качества, но и совершенно другой тип парораспределения. Моторы предназначены для работы с однократным расширением пара. Пар от котла поступает параллельно во все цилиндры, подобно тому, как топливо-воздушная смесь поступает в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. У классических же паровых машин пар проходит через все цилиндры последовательно, расширяясь, таким образом, многократно. Механизмы однократного расширения пара с развитием поршневой техники становились более совершенными, чем механизмы его многократного расширения. Это позволило снизить неизбежное и бесполезное падение давления пара внутри парораспределительных органов и, следовательно, получить более высокооборотный паровой поршневой двигатель при одном и том же давлении пара на входе в него.

Сравнение характеристик электро-генераторных установок с паровой турбиной и паровым мотором

Некоторые конструкции паровых машин и моторов прошлого столетия были не такими уж несовершенными, как считается. Представим себе электрогенераторную установку с паровой машиной  или мотором и современным электрогенератором. Поскольку паровые машины, как правило, имели весьма низкие частоты вращения вала (до 300 об/мин), а современные электрогенераторы работают при частотах 1000–3000 об/мин, то для воображаемой установки необходим еще мультипликатор.

Сравним такую установку с современной паротурбинной. Сделаем это корректно: при соизмеримых давлениях и температурах пара на входе в эти двигатели и соизмеримых противодавлениях пара на выходе. Тогда становится видно (табл. 1), что удельный расход пара на единицу вырабатываемой электроэнергии, а следовательно, и КПД у некоторых паромашинных или паромоторных установок вполне соизмерим с удельным расходом пара в современных турбоустановках, мощность которых даже в 5 раз больше!

С ростом частоты вращения вала паровой машины или мотора, при прочих равных условиях, происходит рост КПД за счет сокращения продолжительности впуска пара в цилиндр и, следовательно, уменьшения времени соприкосновения пара со стенками цилиндра, что ведет к снижению теплопотерь в двигателе.

При частотах вращения 750–1500 об/мин и мощностях, по крайней мере, до 1200 кВт современные немецкие паровые моторы Spilling и чешские PM-VS имеют расход пара2 в 1,3–1,5 раза меньший, чем у паровых турбин, превосходящих их по мощности более чем в 5 раз! При одинаковых с турбинами мощностях, паровые моторы еще более эффективны, поскольку в сравнительно большем двигателе легче сделать более совершенные парораспределительные механизмы.

Российская инновация

Российские специалисты предложили идею: переделать современный поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в паровой мотор и приспособить его для работы в мини-ТЭЦ. Поскольку стоимость ДВС ниже стоимости паровой турбины, то при условии незначительных доработок в конструкции мы получим более дешевый приводной двигатель: паровой мотор на базе серийного ДВС.

Специалистами объединенной научной группы3 «Промтеплоэнергетика», возглавляемой В. С. Дубининым, старшим научным сотрудником кафедры «Конструкция двигателей летательных аппаратов» МАИ, разрабатываются паропоршневые двигатели (ППД) – современные паровые моторы одностороннего давления. Последнее означает, что при работе мотора пар, поступающий в цилиндр, давит на поршень только с одной стороны, как и у исходного ДВС.

В базовом ДВС переделке, по сути, подлежит только механизм топливоподачи на газодинамически-клапанный или золотниково-клапанный узел  подачи и выпуска пара (ноу-хау). ППД могут работать в широком диапазоне давлений свежего пара – от 0,5 до 4,0 МПа при его температурах до 440 °С. По частоте вращения коленчатого вала ППД могут развивать до 3000 об/мин!

ППД имеет циркуляционную систему смазки с «сухим» картером, как у ДВС тепловозов и дизельных электростанций. При такой системе масло, в основном, не задерживается во внутренних полостях двигателя, а прокачивается через них под давлением, очищается и затем снова поступает в двигатель.

В ППД, соединенном с электрогенератором, пар подается от котла, а выхлоп осуществляется в пароводяной теплообменник (рис. 2, обозначения синего цвета). Управление ППД обеспечивается по сигналам от системы автоматизированного управления. Кроме одного или нескольких ППД и электрогенераторов, агрегат имеет в своем составе: блок возбуждения, управления и защиты БВУЗ электрогенератора, состоящий, в свою очередь, из блоков возбуждения и управления БВУ, защитной автоматики БЗА, системы управления БСУ.

Рисунок 2 (подробнее) Cхемы паропоршневого электроагрегата (синий цвет) и традиционной автономной системы для высокоточной стабилизации частоты электрического тока (красный цвет)

На рис. 2 приведен вариант электроагрегата с асинхронным электрогенератором, поэтому для его работы блок возбуждения БВ снабжен конденсаторами. Распределительное устройство электрически связывает электроагрегат с потребителями электроэнергии. Пунктирной линией (рис. 2) показаны электрические связи от других генераторов в случае многодвигательного агрегата.

Паровой мотор, в отличие от турбины, всегда может обеспечивать прямой привод электрогенератора. Турбине, как правило, для этого требуется редуктор, т. к. для обеспечения приемлемого расхода пара она должна работать при высоких частотах вращения.

Паровой турбине требуется и система охлаждения, а это – дополнительный расход воды и потери энергии. ППД вполне достаточно теплоизолировать, а охлаждать не требуется, т. к. температура в его цилиндрах в 5–6 раз ниже, чем у исходного ДВС.

Ресурс до капитального ремонта паровых турбин (30 000–50 000 ч) определяется, в основном, ресурсом лопаток из дорогостоящих сплавов, а у паровых моторов (более 50 000 ч, согласно [2]) – гораздо большим ресурсом более дешевых узлов шатунно-поршневой группы.

Паровые моторы, как паровые поршневые машины, обладают высокой надежностью. А ресурс до капитального ремонта ППД может быть выше, чем у исходных ДВС (30 000–100 000 ч), т. к. пар при работе двигателя, в отличие от горючей смеси, не взрывается, а расширяется и плавно давит на поршень.

Для технического обслуживания турбин необходим высококвалифицированный персонал. Паровые моторы, как близкие по типу к ДВС, могут обслуживаться специалистами более низкой квалификации, а их ремонт можно производить прямо на месте эксплуатации.

Применение источника бесперебойного питания

Чтобы вырабатывать ток с частотой, в соответствии с требованиями4 ГОСТ 13109–97 на сетевую электроэнергию (в нормальном режиме – 50±0,2 Гц), паротурбинный электроагрегат ПТЭА (рис. 2, обозначения красного цвета) должен работать с источником бесперебойного питания ИБП или параллельно с сетью централизованного электроснабжения.

Паротурбинный электроагрегат вырабатывает электоэнергию с относительно грубой стабилизацией частоты переменного напряжения. С помощью агрегата выпрямления напряжения АВН получается постоянное напряжение. Затем агрегат инвертирования АИН, снабженный высокостабильным задающим генератором частоты, обеспечивает преобразование постоянного напряжения в переменное с высокой точностью стабилизации частоты.

Блок аккумуляторных батарей АБ служит для кратковременного резервного электропитания АИН в случае выхода из строя турбоэлектроагрегата или на время аварийного включения резерва.

Самостабилизация частоты вращения вала двигателя

Все поршневые двигатели, в том числе и паровые, обладают свойством самостабилизации частоты вращения вала, чего нельзя сказать о турбинах. Это открытие В. С. Дубинина [3, 4] является революционным5. Его реализация позволяет обеспечивать поддержание частоты вращения вала первичного двигателя с такой точностью, что приводимый электрогенератор способен вырабатывать электроэнергию с частотой 50±0,2 Гц, как требуется по стандартам в области качества электроэнергии. Для сравнения, дизельные электростанции могут вырабатывать электроэнергию с более грубой точностью поддержания частоты (в установившемся режиме работы – 50±0,5 Гц).

Самостабилизация осуществляется без организации обратных связей при импульсной подаче или выработке рабочего тела (пара) через равные промежутки времени. Такой процесс, по сути, аналогичен работе анкерного механизма и маятника в механических часах. В нашем случае это ППД с источником пара и задающий генератор импульсов подачи пара.

Точку зрения относительно преимуществ паровых поршневых двигателей над турбинами для мини-ТЭЦ разделяют и зарубежные специалисты. Так, в 2005 году на Американском совете по энергоэффективной экономике Майкл Мюллер из Центра передовых энергетических систем Рутгерского университета США отметил в своем докладе «Возвращение паровой машины» [5], что малоразмерные паровые поршневые двигатели, в отличие от турбин, надежно и экономично работают даже на влажном паре и при умеренных частотах вращения.

Следует все же отметить, что подавляющее большинство паровых моторов пока несколько уступают турбинам по массовым и габаритным характеристикам. Однако, как показывает многолетний опыт эксплуатации, в частности, моторов Spilling, эти показатели не являются первостепенными, на фоне ряда неоспоримых достоинств поршневых двигателей.

Переоборудование водогрейных котельных в паровые мини-ТЭЦ

А что же делать с водогрейными котельными? Как их переоборудовать в паровые мини-ТЭЦ? Такие котельные целесообразно оснащать дополнительными паровыми котлами с переводом на них базовой части тепловой нагрузки или полностью заменять ими водогрейные. Паровые котлы дороже водогрейных, но эксплуатационные затраты на их содержание ниже и они могут надежно работать с более высоким ресурсом.

Экологические вопросы эксплуатации мини-ТЭЦ

Экологические показатели сжигания топлива в современных паровых котлах весьма неплохие. Реализация известной отечественной технологии сжигания твердых топлив (уголь, отходы углеобогащения, шлам, древесные и растительные отходы и т. д.) в высокотемпературном циркулирующем кипящем слое (патент на полезную модель RU 15772) дает возможность обеспечить работу котла с весьма низкими выбросами в атмосферу. Экологические показатели работы котлов с такими топками удовлетворяют самым жестким требованиям Ростехнадзора.

В заключении необходимо заметить, что электрогенерирующие агрегаты с паровыми моторами как нельзя лучше подходят для экологически чистых солнечных электростанций (табл. 2), в том числе и мини-ТЭЦ, в которых для получения пара используются котлы не с топками, а с солнечными коллекторами. Получается поистине экологически чистая электростанция, работающая на солнце, воде и паре!

Итак, можно сделать следующие выводы:

• паромоторные мини-ТЭЦ энергоэффективнее паротурбинных. Для них удельный расход пара в электроагрегатах на выработку электроэнергии в 1,3–1,5 раза меньше, чем в паротурбинных мини-ТЭЦ, особенно при электрических мощностях до 1200 кВт.
• ресурс до капитального ремонта у современных паровых моторов для мини-ТЭЦ, по крайней мере, не ниже, чем у паровых турбин лопаточного и винтового типов.

Литература

1. Бурносенко А. Ю. Мини-ТЭЦ с паровыми турбинами для повышения эффективности промышленно-отопительных котельных // Новости теплоснабжения. 2009. № 1.
2. Micro and small-scale CHP from biomass (up to 300 kWe). OPET RES-e NNE5/37/2002 // OPET Finland: http://web.archive.org/web/20070208002554/http://akseli.tekes.fi/opencms/opencms/OhjelmaPortaali/ohjelmat/DENSY/en/Dokumenttiarkisto/Viestinta_ja_aktivointi/Julkaisut/OPET-RES/TechnologyPaper2_chp_70404.pdf.
3. Дубинин В. С. Обеспечение независимости электро- и теплоснабжения России от электрических сетей на базе поршневых технологий: монография. М., 2009.
4. Шкарупа С. О. Использование точечного преобразования для аналитического описания переходного процесса в тепловом двигателе дискретного действия // Динамика сложных систем. 2010. № 2.
5. Muller M.R. The Return of the Steam Engine // ACEEE Summer Study on Energy Efficiency in Industry. New York (USA). July 19–22, 2005. http://quasiturbine.promci.qc.ca/Presse/SteamMuller050721.pdf.

1 Исторически сложилось, что термин «паровой двигатель» распространяется на все конструкции двигателей, работающих на паре. В литературе иногда ошибочно отождествляют паровой двигатель и паровую машину. Паровая машина – это поршневой паровой двигатель.

2 Согласно исследованиям автора.

3 В группу входят специалисты Московского авиационного института, Всероссийского института электрификации сельского хозяйства, Московского энергетического института, Московского института энергобезопасности и энергосбережения, Королёвского колледжа космического машиностроения и технологии.

4 С 2013 года вместо ГОСТ 13109–97 будет введен ГОСТ Р 54149–2010.

5 Отметим, что В.С. Дубинин разработал в 1980-х годах теорию самостабилизации только для одноцилиндрового поршневого двигателя и подтвердил ее экспериментально. А в 2009 году молодой инженер С. О. Шкарупа применил эту теорию для случая многоцилиндровых поршневых двигателей, с какими и приходится иметь дело на практике.

www.votetokadr.ru

Смотрите также

• 
  Котел паровой мини
• 
  Электрический котел evan
• 
  Котел ellprex 4000
• 
  Газогенераторные дровяные котлы
• 
  Котлы виктори отзывы
• 
  Ооо котлов гарант
• 
  Газовый котел россен
• Ремонт котлов immergas
• 
  Котел давыдова отзывы
• 
  Котлы теплоприбор береза
• 
  Котел веллер инструкция